]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Assorted small cleanups
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2022 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, Root };
63
64   // Futility margin
65   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
66     return Value(168 * (d - improving));
67   }
68
69   // Reductions lookup table, initialized at startup
70   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
71
72   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn, Value delta, Value rootDelta) {
73     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
74     return (r + 1463 - int(delta) * 1024 / int(rootDelta)) / 1024 + (!i && r > 1010);
75   }
76
77   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
78     return (3 + depth * depth) / (2 - improving);
79   }
80
81   // History and stats update bonus, based on depth
82   int stat_bonus(Depth d) {
83     return std::min((9 * d + 270) * d - 311 , 2145);
84   }
85
86   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3-fold blindness
87   Value value_draw(Thread* thisThread) {
88     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
89   }
90
91   // Skill structure is used to implement strength limit. If we have an uci_elo then
92   // we convert it to a suitable fractional skill level using anchoring to CCRL Elo
93   // (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo for match (TC 60+0.6)
94   // results spanning a wide range of k values.
95   struct Skill {
96     Skill(int skill_level, int uci_elo) {
97         if (uci_elo)
98             level = std::clamp(std::pow((uci_elo - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0);
99         else
100             level = double(skill_level);
101     }
102     bool enabled() const { return level < 20.0; }
103     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + int(level); }
104     Move pick_best(size_t multiPV);
105
106     double level;
107     Move best = MOVE_NONE;
108   };
109
110   template <NodeType nodeType>
111   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
112
113   template <NodeType nodeType>
114   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
115
116   Value value_to_tt(Value v, int ply);
117   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
118   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
119   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
120   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus);
121   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
122                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
123
124   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
125   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
126   template<bool Root>
127   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
128
129     StateInfo st;
130     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
131
132     uint64_t cnt, nodes = 0;
133     const bool leaf = (depth == 2);
134
135     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
136     {
137         if (Root && depth <= 1)
138             cnt = 1, nodes++;
139         else
140         {
141             pos.do_move(m, st);
142             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
143             nodes += cnt;
144             pos.undo_move(m);
145         }
146         if (Root)
147             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
148     }
149     return nodes;
150   }
151
152 } // namespace
153
154
155 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
156
157 void Search::init() {
158
159   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
160       Reductions[i] = int((20.81 + std::log(Threads.size()) / 2) * std::log(i));
161 }
162
163
164 /// Search::clear() resets search state to its initial value
165
166 void Search::clear() {
167
168   Threads.main()->wait_for_search_finished();
169
170   Time.availableNodes = 0;
171   TT.clear();
172   Threads.clear();
173   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
174 }
175
176
177 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
178 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
179
180 void MainThread::search() {
181
182   if (Limits.perft)
183   {
184       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
185       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
186       return;
187   }
188
189   Color us = rootPos.side_to_move();
190   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
191   TT.new_search();
192
193   Eval::NNUE::verify();
194
195   if (rootMoves.empty())
196   {
197       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
198       sync_cout << "info depth 0 score "
199                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
200                 << sync_endl;
201   }
202   else
203   {
204       Threads.start_searching(); // start non-main threads
205       Thread::search();          // main thread start searching
206   }
207
208   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
209   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
210   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
211   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
212   // until the GUI sends one of those commands.
213
214   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
215   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
216
217   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
218   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
219   Threads.stop = true;
220
221   // Wait until all threads have finished
222   Threads.wait_for_search_finished();
223
224   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
225   // the available ones before exiting.
226   if (Limits.npmsec)
227       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
228
229   Thread* bestThread = this;
230   Skill skill = Skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
231
232   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
233       && !Limits.depth
234       && !skill.enabled()
235       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
236       bestThread = Threads.get_best_thread();
237
238   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
239   bestPreviousAverageScore = bestThread->rootMoves[0].averageScore;
240
241   for (Thread* th : Threads)
242     th->previousDepth = bestThread->completedDepth;
243
244   // Send again PV info if we have a new best thread
245   if (bestThread != this)
246       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
247
248   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
249
250   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
251       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
252
253   std::cout << sync_endl;
254 }
255
256
257 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
258 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
259 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
260
261 void Thread::search() {
262
263   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
264   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
265   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
266   // The latter is needed for statScore and killer initialization.
267   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
268   Move  pv[MAX_PLY+1];
269   Value alpha, beta, delta;
270   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
271   Depth lastBestMoveDepth = 0;
272   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
273   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
274   Color us = rootPos.side_to_move();
275   int iterIdx = 0;
276
277   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
278   for (int i = 7; i > 0; i--)
279       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
280
281   for (int i = 0; i <= MAX_PLY + 2; ++i)
282       (ss+i)->ply = i;
283
284   ss->pv = pv;
285
286   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
287   beta = VALUE_INFINITE;
288
289   if (mainThread)
290   {
291       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
292           for (int i = 0; i < 4; ++i)
293               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
294       else
295           for (int i = 0; i < 4; ++i)
296               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
297   }
298
299   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
300   Skill skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
301
302   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
303   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
304   if (skill.enabled())
305       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
306
307   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
308
309   complexityAverage.set(202, 1);
310
311   trend         = SCORE_ZERO;
312   optimism[ us] = Value(39);
313   optimism[~us] = -optimism[us];
314
315   int searchAgainCounter = 0;
316
317   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
318   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
319          && !Threads.stop
320          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
321   {
322       // Age out PV variability metric
323       if (mainThread)
324           totBestMoveChanges /= 2;
325
326       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
327       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
328       for (RootMove& rm : rootMoves)
329           rm.previousScore = rm.score;
330
331       size_t pvFirst = 0;
332       pvLast = 0;
333
334       if (!Threads.increaseDepth)
335          searchAgainCounter++;
336
337       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
338       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
339       {
340           if (pvIdx == pvLast)
341           {
342               pvFirst = pvLast;
343               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
344                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
345                       break;
346           }
347
348           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
349           selDepth = 0;
350
351           // Reset aspiration window starting size
352           if (rootDepth >= 4)
353           {
354               Value prev = rootMoves[pvIdx].averageScore;
355               delta = Value(16) + int(prev) * prev / 19178;
356               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
357               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
358
359               // Adjust trend and optimism based on root move's previousScore
360               int tr = sigmoid(prev, 3, 8, 90, 125, 1);
361               trend = (us == WHITE ?  make_score(tr, tr / 2)
362                                    : -make_score(tr, tr / 2));
363
364               int opt = sigmoid(prev, 8, 17, 144, 13966, 183);
365               optimism[ us] = Value(opt);
366               optimism[~us] = -optimism[us];
367           }
368
369           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
370           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
371           // high/low anymore.
372           int failedHighCnt = 0;
373           while (true)
374           {
375               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
376               bestValue = Stockfish::search<Root>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
377
378               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
379               // is done with a stable algorithm because all the values but the
380               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
381               // and we want to keep the same order for all the moves except the
382               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
383               // search the already searched PV lines are preserved.
384               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
385
386               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
387               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
388               // the previous iteration.
389               if (Threads.stop)
390                   break;
391
392               // When failing high/low give some update (without cluttering
393               // the UI) before a re-search.
394               if (   mainThread
395                   && multiPV == 1
396                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
397                   && Time.elapsed() > 3000)
398                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
399
400               // In case of failing low/high increase aspiration window and
401               // re-search, otherwise exit the loop.
402               if (bestValue <= alpha)
403               {
404                   beta = (alpha + beta) / 2;
405                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
406
407                   failedHighCnt = 0;
408                   if (mainThread)
409                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
410               }
411               else if (bestValue >= beta)
412               {
413                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
414                   ++failedHighCnt;
415               }
416               else
417                   break;
418
419               delta += delta / 4 + 2;
420
421               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
422           }
423
424           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
425           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
426
427           if (    mainThread
428               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
429               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
430       }
431
432       if (!Threads.stop)
433           completedDepth = rootDepth;
434
435       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
436          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
437          lastBestMoveDepth = rootDepth;
438       }
439
440       // Have we found a "mate in x"?
441       if (   Limits.mate
442           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
443           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
444           Threads.stop = true;
445
446       if (!mainThread)
447           continue;
448
449       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
450       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
451           skill.pick_best(multiPV);
452
453       // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
454       for (Thread* th : Threads)
455       {
456           totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
457           th->bestMoveChanges = 0;
458       }
459
460       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
461       if (    Limits.use_time_management()
462           && !Threads.stop
463           && !mainThread->stopOnPonderhit)
464       {
465           double fallingEval = (69 + 12 * (mainThread->bestPreviousAverageScore - bestValue)
466                                     +  6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 781.4;
467           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
468
469           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
470           timeReduction = lastBestMoveDepth + 10 < completedDepth ? 1.63 : 0.73;
471           double reduction = (1.56 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.20 * timeReduction);
472           double bestMoveInstability = 1 + 1.7 * totBestMoveChanges / Threads.size();
473           int complexity = mainThread->complexityAverage.value();
474           double complexPosition = std::clamp(1.0 + (complexity - 326) / 1618.1, 0.5, 1.5);
475
476           double totalTime = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability * complexPosition;
477
478           // Cap used time in case of a single legal move for a better viewer experience in tournaments
479           // yielding correct scores and sufficiently fast moves.
480           if (rootMoves.size() == 1)
481               totalTime = std::min(500.0, totalTime);
482
483           // Stop the search if we have exceeded the totalTime
484           if (Time.elapsed() > totalTime)
485           {
486               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
487               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
488               if (mainThread->ponder)
489                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
490               else
491                   Threads.stop = true;
492           }
493           else if (   Threads.increaseDepth
494                    && !mainThread->ponder
495                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.43)
496                    Threads.increaseDepth = false;
497           else
498                    Threads.increaseDepth = true;
499       }
500
501       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
502       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
503   }
504
505   if (!mainThread)
506       return;
507
508   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
509
510   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
511   if (skill.enabled())
512       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
513                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
514 }
515
516
517 namespace {
518
519   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
520
521   template <NodeType nodeType>
522   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
523
524     constexpr bool PvNode = nodeType != NonPV;
525     constexpr bool rootNode = nodeType == Root;
526     const Depth maxNextDepth = rootNode ? depth : depth + 1;
527
528     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
529     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
530     if (   !rootNode
531         && pos.rule50_count() >= 3
532         && alpha < VALUE_DRAW
533         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
534     {
535         alpha = value_draw(pos.this_thread());
536         if (alpha >= beta)
537             return alpha;
538     }
539
540     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
541     if (depth <= 0)
542         return qsearch<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta);
543
544     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
545     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
546     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
547     assert(!(PvNode && cutNode));
548
549     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
550     StateInfo st;
551     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
552
553     TTEntry* tte;
554     Key posKey;
555     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
556     Depth extension, newDepth;
557     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
558     bool givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
559     bool capture, doFullDepthSearch, moveCountPruning, ttCapture;
560     Piece movedPiece;
561     int moveCount, captureCount, quietCount, improvement, complexity;
562
563     // Step 1. Initialize node
564     Thread* thisThread = pos.this_thread();
565     thisThread->depth  = depth;
566     ss->inCheck        = pos.checkers();
567     priorCapture       = pos.captured_piece();
568     Color us           = pos.side_to_move();
569     moveCount          = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
570     bestValue          = -VALUE_INFINITE;
571     maxValue           = VALUE_INFINITE;
572
573     // Check for the available remaining time
574     if (thisThread == Threads.main())
575         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
576
577     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
578     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
579         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
580
581     if (!rootNode)
582     {
583         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
584         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
585             || pos.is_draw(ss->ply)
586             || ss->ply >= MAX_PLY)
587             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
588                                                         : value_draw(pos.this_thread());
589
590         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
591         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
592         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
593         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
594         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
595         // mate. In this case return a fail-high score.
596         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
597         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
598         if (alpha >= beta)
599             return alpha;
600     }
601     else
602         thisThread->rootDelta = beta - alpha;
603
604     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
605
606     (ss+1)->ttPv         = false;
607     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
608     (ss+2)->killers[0]   = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
609     (ss+2)->cutoffCnt    = 0;
610     ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions;
611     Square prevSq        = to_sq((ss-1)->currentMove);
612
613     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
614     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
615     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
616     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
617     // LMR which are based on the statScore of parent position.
618     if (!rootNode)
619         (ss+2)->statScore = 0;
620
621     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
622     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
623     // position key in case of an excluded move.
624     excludedMove = ss->excludedMove;
625     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
626     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
627     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
628     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
629             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
630     ttCapture = ttMove && pos.capture(ttMove);
631     if (!excludedMove)
632         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
633
634     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
635     if (  !PvNode
636         && ss->ttHit
637         && tte->depth() > depth - (thisThread->id() % 2 == 1)
638         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
639         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
640                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
641     {
642         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit (~1 Elo)
643         if (ttMove)
644         {
645             if (ttValue >= beta)
646             {
647                 // Bonus for a quiet ttMove that fails high (~3 Elo)
648                 if (!ttCapture)
649                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth));
650
651                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply (~0 Elo)
652                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
653                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
654             }
655             // Penalty for a quiet ttMove that fails low (~1 Elo)
656             else if (!ttCapture)
657             {
658                 int penalty = -stat_bonus(depth);
659                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
660                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
661             }
662         }
663
664         // Partial workaround for the graph history interaction problem
665         // For high rule50 counts don't produce transposition table cutoffs.
666         if (pos.rule50_count() < 90)
667             return ttValue;
668     }
669
670     // Step 5. Tablebases probe
671     if (!rootNode && TB::Cardinality)
672     {
673         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
674
675         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
676             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
677             &&  pos.rule50_count() == 0
678             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
679         {
680             TB::ProbeState err;
681             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
682
683             // Force check of time on the next occasion
684             if (thisThread == Threads.main())
685                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
686
687             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
688             {
689                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
690
691                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
692
693                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
694                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
695                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
696                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
697
698                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
699                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
700
701                 if (    b == BOUND_EXACT
702                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
703                 {
704                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
705                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
706                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
707
708                     return value;
709                 }
710
711                 if (PvNode)
712                 {
713                     if (b == BOUND_LOWER)
714                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
715                     else
716                         maxValue = value;
717                 }
718             }
719         }
720     }
721
722     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
723
724     // Step 6. Static evaluation of the position
725     if (ss->inCheck)
726     {
727         // Skip early pruning when in check
728         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
729         improving = false;
730         improvement = 0;
731         complexity = 0;
732         goto moves_loop;
733     }
734     else if (ss->ttHit)
735     {
736         // Never assume anything about values stored in TT
737         ss->staticEval = eval = tte->eval();
738         if (eval == VALUE_NONE)
739             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
740
741         // Randomize draw evaluation
742         if (eval == VALUE_DRAW)
743             eval = value_draw(thisThread);
744
745         // ttValue can be used as a better position evaluation (~4 Elo)
746         if (    ttValue != VALUE_NONE
747             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
748             eval = ttValue;
749     }
750     else
751     {
752         ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
753
754         // Save static evaluation into transposition table
755         if (!excludedMove)
756             tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
757     }
758
759     // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering (~3 Elo)
760     if (is_ok((ss-1)->currentMove) && !(ss-1)->inCheck && !priorCapture)
761     {
762         int bonus = std::clamp(-16 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval), -2000, 2000);
763         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << bonus;
764     }
765
766     // Set up the improvement variable, which is the difference between the current
767     // static evaluation and the previous static evaluation at our turn (if we were
768     // in check at our previous move we look at the move prior to it). The improvement
769     // margin and the improving flag are used in various pruning heuristics.
770     improvement =   (ss-2)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval - (ss-2)->staticEval
771                   : (ss-4)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval - (ss-4)->staticEval
772                   :                                    175;
773
774     improving = improvement > 0;
775     complexity = abs(ss->staticEval - (us == WHITE ? eg_value(pos.psq_score()) : -eg_value(pos.psq_score())));
776
777     thisThread->complexityAverage.update(complexity);
778
779     // Step 7. Razoring.
780     // If eval is really low check with qsearch if it can exceed alpha, if it can't,
781     // return a fail low.
782     if (   !PvNode
783         && depth <= 7
784         && eval < alpha - 348 - 258 * depth * depth)
785     {
786         value = qsearch<NonPV>(pos, ss, alpha - 1, alpha);
787         if (value < alpha)
788             return value;
789     }
790
791     // Step 8. Futility pruning: child node (~25 Elo).
792     // The depth condition is important for mate finding.
793     if (   !ss->ttPv
794         &&  depth < 8
795         &&  eval - futility_margin(depth, improving) - (ss-1)->statScore / 256 >= beta
796         &&  eval >= beta
797         &&  eval < 26305) // larger than VALUE_KNOWN_WIN, but smaller than TB wins.
798         return eval;
799
800     // Step 9. Null move search with verification search (~22 Elo)
801     if (   !PvNode
802         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
803         && (ss-1)->statScore < 14695
804         &&  eval >= beta
805         &&  eval >= ss->staticEval
806         &&  ss->staticEval >= beta - 15 * depth - improvement / 15 + 198 + complexity / 28
807         && !excludedMove
808         &&  pos.non_pawn_material(us)
809         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
810     {
811         assert(eval - beta >= 0);
812
813         // Null move dynamic reduction based on depth, eval and complexity of position
814         Depth R = std::min(int(eval - beta) / 147, 5) + depth / 3 + 4 - (complexity > 753);
815
816         ss->currentMove = MOVE_NULL;
817         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
818
819         pos.do_null_move(st);
820
821         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
822
823         pos.undo_null_move();
824
825         if (nullValue >= beta)
826         {
827             // Do not return unproven mate or TB scores
828             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
829                 nullValue = beta;
830
831             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 14))
832                 return nullValue;
833
834             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
835
836             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
837             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
838             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
839             thisThread->nmpColor = us;
840
841             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
842
843             thisThread->nmpMinPly = 0;
844
845             if (v >= beta)
846                 return nullValue;
847         }
848     }
849
850     probCutBeta = beta + 179 - 46 * improving;
851
852     // Step 10. ProbCut (~4 Elo)
853     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
854     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
855     if (   !PvNode
856         &&  depth > 4
857         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
858         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
859         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
860         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
861         // so effective depth is equal to depth - 3
862         && !(   ss->ttHit
863              && tte->depth() >= depth - 3
864              && ttValue != VALUE_NONE
865              && ttValue < probCutBeta))
866     {
867         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
868
869         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, depth - 3, &captureHistory);
870         bool ttPv = ss->ttPv;
871         ss->ttPv = false;
872
873         while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
874             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
875             {
876                 assert(pos.capture(move) || promotion_type(move) == QUEEN);
877
878                 ss->currentMove = move;
879                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
880                                                                           [true]
881                                                                           [pos.moved_piece(move)]
882                                                                           [to_sq(move)];
883
884                 pos.do_move(move, st);
885
886                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
887                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
888
889                 // If the qsearch held, perform the regular search
890                 if (value >= probCutBeta)
891                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
892
893                 pos.undo_move(move);
894
895                 if (value >= probCutBeta)
896                 {
897                     // if transposition table doesn't have equal or more deep info write probCut data into it
898                     if ( !(ss->ttHit
899                        && tte->depth() >= depth - 3
900                        && ttValue != VALUE_NONE))
901                         tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv,
902                             BOUND_LOWER,
903                             depth - 3, move, ss->staticEval);
904                     return value;
905                 }
906             }
907          ss->ttPv = ttPv;
908     }
909
910     // Step 11. If the position is not in TT, decrease depth by 2 or 1 depending on node type (~3 Elo)
911     if (   PvNode
912         && depth >= 3
913         && !ttMove)
914         depth -= 2;
915
916     if (   cutNode
917         && depth >= 8
918         && !ttMove)
919         depth--;
920
921 moves_loop: // When in check, search starts here
922
923     // Step 12. A small Probcut idea, when we are in check (~0 Elo)
924     probCutBeta = beta + 481;
925     if (   ss->inCheck
926         && !PvNode
927         && depth >= 2
928         && ttCapture
929         && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
930         && tte->depth() >= depth - 3
931         && ttValue >= probCutBeta
932         && abs(ttValue) <= VALUE_KNOWN_WIN
933         && abs(beta) <= VALUE_KNOWN_WIN
934        )
935         return probCutBeta;
936
937
938     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
939                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
940                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
941
942     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
943
944     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
945                                       &captureHistory,
946                                       contHist,
947                                       countermove,
948                                       ss->killers);
949
950     value = bestValue;
951     moveCountPruning = false;
952
953     // Indicate PvNodes that will probably fail low if the node was searched
954     // at a depth equal or greater than the current depth, and the result of this search was a fail low.
955     bool likelyFailLow =    PvNode
956                          && ttMove
957                          && (tte->bound() & BOUND_UPPER)
958                          && tte->depth() >= depth;
959
960     // Step 13. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
961     // or a beta cutoff occurs.
962     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
963     {
964       assert(is_ok(move));
965
966       if (move == excludedMove)
967           continue;
968
969       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
970       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
971       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
972       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
973       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
974                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
975           continue;
976
977       // Check for legality
978       if (!rootNode && !pos.legal(move))
979           continue;
980
981       ss->moveCount = ++moveCount;
982
983       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
984           sync_cout << "info depth " << depth
985                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
986                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
987       if (PvNode)
988           (ss+1)->pv = nullptr;
989
990       extension = 0;
991       capture = pos.capture(move);
992       movedPiece = pos.moved_piece(move);
993       givesCheck = pos.gives_check(move);
994
995       // Calculate new depth for this move
996       newDepth = depth - 1;
997
998       Value delta = beta - alpha;
999
1000       // Step 14. Pruning at shallow depth (~98 Elo). Depth conditions are important for mate finding.
1001       if (  !rootNode
1002           && pos.non_pawn_material(us)
1003           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1004       {
1005           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold (~7 Elo)
1006           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1007
1008           // Reduced depth of the next LMR search
1009           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount, delta, thisThread->rootDelta), 0);
1010
1011           if (   capture
1012               || givesCheck)
1013           {
1014               // Futility pruning for captures (~0 Elo)
1015               if (   !pos.empty(to_sq(move))
1016                   && !givesCheck
1017                   && !PvNode
1018                   && lmrDepth < 6
1019                   && !ss->inCheck
1020                   && ss->staticEval + 281 + 179 * lmrDepth + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))]
1021                    + captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] / 6 < alpha)
1022                   continue;
1023
1024               // SEE based pruning (~9 Elo)
1025               if (!pos.see_ge(move, Value(-203) * depth))
1026                   continue;
1027           }
1028           else
1029           {
1030               int history =   (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1031                             + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1032                             + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)];
1033
1034               // Continuation history based pruning (~2 Elo)
1035               if (   lmrDepth < 5
1036                   && history < -3875 * (depth - 1))
1037                   continue;
1038
1039               history += thisThread->mainHistory[us][from_to(move)];
1040
1041               // Futility pruning: parent node (~9 Elo)
1042               if (   !ss->inCheck
1043                   && lmrDepth < 11
1044                   && ss->staticEval + 122 + 138 * lmrDepth + history / 60 <= alpha)
1045                   continue;
1046
1047               // Prune moves with negative SEE (~3 Elo)
1048               if (!pos.see_ge(move, Value(-25 * lmrDepth * lmrDepth - 20 * lmrDepth)))
1049                   continue;
1050           }
1051       }
1052
1053       // Step 15. Extensions (~66 Elo)
1054       // We take care to not overdo to avoid search getting stuck.
1055       if (ss->ply < thisThread->rootDepth * 2)
1056       {
1057           // Singular extension search (~58 Elo). If all moves but one fail low on a
1058           // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1059           // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1060           // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1061           // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1062           if (   !rootNode
1063               &&  depth >= 4 - (thisThread->previousDepth > 27) + 2 * (PvNode && tte->is_pv())
1064               &&  move == ttMove
1065               && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1066            /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1067               &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1068               && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1069               &&  tte->depth() >= depth - 3)
1070           {
1071               Value singularBeta = ttValue - 3 * depth;
1072               Depth singularDepth = (depth - 1) / 2;
1073
1074               ss->excludedMove = move;
1075               value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1076               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1077
1078               if (value < singularBeta)
1079               {
1080                   extension = 1;
1081
1082                   // Avoid search explosion by limiting the number of double extensions
1083                   if (  !PvNode
1084                       && value < singularBeta - 26
1085                       && ss->doubleExtensions <= 8)
1086                       extension = 2;
1087               }
1088
1089               // Multi-cut pruning
1090               // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1091               // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1092               // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1093               // a soft bound.
1094               else if (singularBeta >= beta)
1095                   return singularBeta;
1096
1097               // If the eval of ttMove is greater than beta, we reduce it (negative extension)
1098               else if (ttValue >= beta)
1099                   extension = -2;
1100
1101               // If the eval of ttMove is less than alpha and value, we reduce it (negative extension)
1102               else if (ttValue <= alpha && ttValue <= value)
1103                   extension = -1;
1104           }
1105
1106           // Check extensions (~1 Elo)
1107           else if (   givesCheck
1108                    && depth > 9
1109                    && abs(ss->staticEval) > 71)
1110               extension = 1;
1111
1112           // Quiet ttMove extensions (~0 Elo)
1113           else if (   PvNode
1114                    && move == ttMove
1115                    && move == ss->killers[0]
1116                    && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] >= 5491)
1117               extension = 1;
1118       }
1119
1120       // Add extension to new depth
1121       newDepth += extension;
1122       ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions + (extension == 2);
1123
1124       // Speculative prefetch as early as possible
1125       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1126
1127       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1128       ss->currentMove = move;
1129       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1130                                                                 [capture]
1131                                                                 [movedPiece]
1132                                                                 [to_sq(move)];
1133
1134       // Step 16. Make the move
1135       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1136
1137       bool doDeeperSearch = false;
1138
1139       // Step 17. Late moves reduction / extension (LMR, ~98 Elo)
1140       // We use various heuristics for the sons of a node after the first son has
1141       // been searched. In general we would like to reduce them, but there are many
1142       // cases where we extend a son if it has good chances to be "interesting".
1143       if (    depth >= 2
1144           &&  moveCount > 1 + (PvNode && ss->ply <= 1)
1145           && (   !ss->ttPv
1146               || !capture
1147               || (cutNode && (ss-1)->moveCount > 1)))
1148       {
1149           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount, delta, thisThread->rootDelta);
1150
1151           // Decrease reduction if position is or has been on the PV
1152           // and node is not likely to fail low. (~3 Elo)
1153           if (   ss->ttPv
1154               && !likelyFailLow)
1155               r -= 2;
1156
1157           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~1 Elo)
1158           if ((ss-1)->moveCount > 7)
1159               r--;
1160
1161           // Increase reduction for cut nodes (~3 Elo)
1162           if (cutNode && move != ss->killers[0])
1163               r += 2;
1164
1165           // Increase reduction if ttMove is a capture (~3 Elo)
1166           if (ttCapture)
1167               r++;
1168
1169           // Decrease reduction at PvNodes if bestvalue
1170           // is vastly different from static evaluation
1171           if (PvNode && !ss->inCheck && abs(ss->staticEval - bestValue) > 250)
1172               r--;
1173
1174           // Decrease reduction for PvNodes based on depth
1175           if (PvNode)
1176               r -= 1 + 15 / ( 3 + depth );
1177
1178           // Increase reduction if next ply has a lot of fail high else reset count to 0
1179           if ((ss+1)->cutoffCnt > 3 && !PvNode)
1180               r++;
1181
1182           ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1183                          + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1184                          + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1185                          + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1186                          - 4334;
1187
1188           // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1189           r -= ss->statScore / 15914;
1190
1191           // In general we want to cap the LMR depth search at newDepth. But if reductions
1192           // are really negative and movecount is low, we allow this move to be searched
1193           // deeper than the first move (this may lead to hidden double extensions).
1194           int deeper =   r >= -1                   ? 0
1195                        : moveCount <= 4            ? 2
1196                        : PvNode                    ? 1
1197                        : cutNode && moveCount <= 8 ? 1
1198                        :                             0;
1199
1200           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth + deeper);
1201
1202           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1203
1204           // If the son is reduced and fails high it will be re-searched at full depth
1205           doFullDepthSearch = value > alpha && d < newDepth;
1206           doDeeperSearch = value > (alpha + 78 + 11 * (newDepth - d));
1207           didLMR = true;
1208       }
1209       else
1210       {
1211           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1212           didLMR = false;
1213       }
1214
1215       // Step 18. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1216       if (doFullDepthSearch)
1217       {
1218           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth + doDeeperSearch, !cutNode);
1219
1220           // If the move passed LMR update its stats
1221           if (didLMR)
1222           {
1223               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1224                                         : -stat_bonus(newDepth);
1225
1226               if (capture)
1227                   bonus /= 6;
1228
1229               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1230           }
1231       }
1232
1233       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1234       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1235       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1236       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1237       {
1238           (ss+1)->pv = pv;
1239           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1240
1241           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha,
1242                               std::min(maxNextDepth, newDepth), false);
1243       }
1244
1245       // Step 19. Undo move
1246       pos.undo_move(move);
1247
1248       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1249
1250       // Step 20. Check for a new best move
1251       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1252       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1253       // updating best move, PV and TT.
1254       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1255           return VALUE_ZERO;
1256
1257       if (rootNode)
1258       {
1259           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1260                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1261
1262           rm.averageScore = rm.averageScore != -VALUE_INFINITE ? (2 * value + rm.averageScore) / 3 : value;
1263
1264           // PV move or new best move?
1265           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1266           {
1267               rm.score = value;
1268               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1269               rm.pv.resize(1);
1270
1271               assert((ss+1)->pv);
1272
1273               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1274                   rm.pv.push_back(*m);
1275
1276               // We record how often the best move has been changed in each iteration.
1277               // This information is used for time management. In MultiPV mode,
1278               // we must take care to only do this for the first PV line.
1279               if (   moveCount > 1
1280                   && !thisThread->pvIdx)
1281                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1282           }
1283           else
1284               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1285               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1286               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1287               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1288       }
1289
1290       if (value > bestValue)
1291       {
1292           bestValue = value;
1293
1294           if (value > alpha)
1295           {
1296               bestMove = move;
1297
1298               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1299                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1300
1301               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1302               {
1303                   alpha = value;
1304
1305                   // Reduce other moves if we have found at least one score improvement
1306                   if (   depth > 2
1307                       && depth < 7
1308                       && beta  <  VALUE_KNOWN_WIN
1309                       && alpha > -VALUE_KNOWN_WIN)
1310                      depth -= 1;
1311
1312                   assert(depth > 0);
1313               }
1314               else
1315               {
1316                   ss->cutoffCnt++;
1317                   assert(value >= beta); // Fail high
1318                   break;
1319               }
1320           }
1321       }
1322       else
1323          ss->cutoffCnt = 0;
1324
1325
1326       // If the move is worse than some previously searched move, remember it to update its stats later
1327       if (move != bestMove)
1328       {
1329           if (capture && captureCount < 32)
1330               capturesSearched[captureCount++] = move;
1331
1332           else if (!capture && quietCount < 64)
1333               quietsSearched[quietCount++] = move;
1334       }
1335     }
1336
1337     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1338     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1339     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1340     /*
1341        if (Threads.stop)
1342         return VALUE_DRAW;
1343     */
1344
1345     // Step 21. Check for mate and stalemate
1346     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1347     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1348     // return a fail low score.
1349
1350     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1351
1352     if (!moveCount)
1353         bestValue = excludedMove ? alpha :
1354                     ss->inCheck  ? mated_in(ss->ply)
1355                                  : VALUE_DRAW;
1356
1357     // If there is a move which produces search value greater than alpha we update stats of searched moves
1358     else if (bestMove)
1359         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1360                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1361
1362     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1363     else if (   (depth >= 4 || PvNode)
1364              && !priorCapture)
1365     {
1366         //Assign extra bonus if current node is PvNode or cutNode
1367         //or fail low was really bad
1368         bool extraBonus =    PvNode
1369                           || cutNode
1370                           || bestValue < alpha - 70 * depth;
1371
1372         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth) * (1 + extraBonus));
1373     }
1374
1375     if (PvNode)
1376         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1377
1378     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1379     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree.
1380     if (bestValue <= alpha)
1381         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1382
1383     // Write gathered information in transposition table
1384     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1385         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1386                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1387                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1388                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1389
1390     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1391
1392     return bestValue;
1393   }
1394
1395
1396   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1397   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1398   template <NodeType nodeType>
1399   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1400
1401     static_assert(nodeType != Root);
1402     constexpr bool PvNode = nodeType == PV;
1403
1404     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1405     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1406     assert(depth <= 0);
1407
1408     Move pv[MAX_PLY+1];
1409     StateInfo st;
1410     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1411
1412     TTEntry* tte;
1413     Key posKey;
1414     Move ttMove, move, bestMove;
1415     Depth ttDepth;
1416     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase;
1417     bool pvHit, givesCheck, capture;
1418     int moveCount;
1419
1420     if (PvNode)
1421     {
1422         (ss+1)->pv = pv;
1423         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1424     }
1425
1426     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1427     bestMove = MOVE_NONE;
1428     ss->inCheck = pos.checkers();
1429     moveCount = 0;
1430
1431     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1432     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1433         || ss->ply >= MAX_PLY)
1434         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1435
1436     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1437
1438     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1439     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1440     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1441     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1442                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1443     // Transposition table lookup
1444     posKey = pos.key();
1445     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1446     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1447     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1448     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1449
1450     if (  !PvNode
1451         && ss->ttHit
1452         && tte->depth() >= ttDepth
1453         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1454         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1455                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1456         return ttValue;
1457
1458     // Evaluate the position statically
1459     if (ss->inCheck)
1460     {
1461         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1462         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1463     }
1464     else
1465     {
1466         if (ss->ttHit)
1467         {
1468             // Never assume anything about values stored in TT
1469             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1470                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1471
1472             // ttValue can be used as a better position evaluation (~7 Elo)
1473             if (    ttValue != VALUE_NONE
1474                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1475                 bestValue = ttValue;
1476         }
1477         else
1478             // In case of null move search use previous static eval with a different sign
1479             ss->staticEval = bestValue =
1480             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1481                                              : -(ss-1)->staticEval;
1482
1483         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1484         if (bestValue >= beta)
1485         {
1486             // Save gathered info in transposition table
1487             if (!ss->ttHit)
1488                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1489                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1490
1491             return bestValue;
1492         }
1493
1494         if (PvNode && bestValue > alpha)
1495             alpha = bestValue;
1496
1497         futilityBase = bestValue + 118;
1498     }
1499
1500     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1501                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1502                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1503
1504     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1505     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1506     // queen promotions, and other checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1507     // will be generated.
1508     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1509     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1510                                       &thisThread->captureHistory,
1511                                       contHist,
1512                                       prevSq);
1513
1514     int quietCheckEvasions = 0;
1515
1516     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1517     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1518     {
1519       assert(is_ok(move));
1520
1521       // Check for legality
1522       if (!pos.legal(move))
1523           continue;
1524
1525       givesCheck = pos.gives_check(move);
1526       capture = pos.capture(move);
1527
1528       moveCount++;
1529
1530       // Futility pruning and moveCount pruning (~5 Elo)
1531       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1532           && !givesCheck
1533           &&  to_sq(move) != prevSq
1534           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1535           &&  type_of(move) != PROMOTION)
1536       {
1537
1538           if (moveCount > 2)
1539               continue;
1540
1541           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1542
1543           if (futilityValue <= alpha)
1544           {
1545               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1546               continue;
1547           }
1548
1549           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1550           {
1551               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1552               continue;
1553           }
1554       }
1555
1556       // Do not search moves with negative SEE values (~5 Elo)
1557       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1558           && !pos.see_ge(move))
1559           continue;
1560
1561       // Speculative prefetch as early as possible
1562       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1563
1564       ss->currentMove = move;
1565       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1566                                                                 [capture]
1567                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1568                                                                 [to_sq(move)];
1569
1570       // Continuation history based pruning (~2 Elo)
1571       if (  !capture
1572           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1573           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1574           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1575           continue;
1576
1577       // movecount pruning for quiet check evasions
1578       if (  bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1579           && quietCheckEvasions > 1
1580           && !capture
1581           && ss->inCheck)
1582           continue;
1583
1584       quietCheckEvasions += !capture && ss->inCheck;
1585
1586       // Make and search the move
1587       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1588       value = -qsearch<nodeType>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1589       pos.undo_move(move);
1590
1591       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1592
1593       // Check for a new best move
1594       if (value > bestValue)
1595       {
1596           bestValue = value;
1597
1598           if (value > alpha)
1599           {
1600               bestMove = move;
1601
1602               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1603                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1604
1605               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1606                   alpha = value;
1607               else
1608                   break; // Fail high
1609           }
1610        }
1611     }
1612
1613     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1614     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1615     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1616     {
1617         assert(!MoveList<LEGAL>(pos).size());
1618
1619         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1620     }
1621
1622     // Save gathered info in transposition table
1623     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1624               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER,
1625               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1626
1627     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1628
1629     return bestValue;
1630   }
1631
1632
1633   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1634   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1635   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1636
1637   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1638
1639     assert(v != VALUE_NONE);
1640
1641     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1642           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1643   }
1644
1645
1646   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1647   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1648   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1649   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1650   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1651
1652   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1653
1654     if (v == VALUE_NONE)
1655         return VALUE_NONE;
1656
1657     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1658     {
1659         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1660             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1661
1662         return v - ply;
1663     }
1664
1665     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1666     {
1667         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1668             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1669
1670         return v + ply;
1671     }
1672
1673     return v;
1674   }
1675
1676
1677   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1678
1679   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1680
1681     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1682         *pv++ = *childPv++;
1683     *pv = MOVE_NONE;
1684   }
1685
1686
1687   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1688
1689   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1690                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1691
1692     int bonus1, bonus2;
1693     Color us = pos.side_to_move();
1694     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1695     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1696     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1697     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1698
1699     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1700     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1701                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1702
1703     if (!pos.capture(bestMove))
1704     {
1705         // Increase stats for the best move in case it was a quiet move
1706         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2);
1707
1708         // Decrease stats for all non-best quiet moves
1709         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1710         {
1711             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1712             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1713         }
1714     }
1715     else
1716         // Increase stats for the best move in case it was a capture move
1717         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1718
1719     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or
1720     // main killer move in previous ply when it gets refuted.
1721     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1722         && !pos.captured_piece())
1723             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1724
1725     // Decrease stats for all non-best capture moves
1726     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1727     {
1728         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1729         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1730         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1731     }
1732   }
1733
1734
1735   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1736   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1737
1738   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1739
1740     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1741     {
1742         // Only update first 2 continuation histories if we are in check
1743         if (ss->inCheck && i > 2)
1744             break;
1745         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1746             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1747     }
1748   }
1749
1750
1751   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1752
1753   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus) {
1754
1755     // Update killers
1756     if (ss->killers[0] != move)
1757     {
1758         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1759         ss->killers[0] = move;
1760     }
1761
1762     Color us = pos.side_to_move();
1763     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1764     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1765     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1766
1767     // Update countermove history
1768     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1769     {
1770         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1771         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1772     }
1773   }
1774
1775   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1776   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1777
1778   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1779
1780     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1781     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1782
1783     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1784     Value topScore = rootMoves[0].score;
1785     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1786     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1787     double weakness = 120 - 2 * level;
1788
1789     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1790     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1791     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1792     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1793     {
1794         // This is our magic formula
1795         int push = int((  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1796                         + delta * (rng.rand<unsigned>() % int(weakness))) / 128);
1797
1798         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1799         {
1800             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1801             best = rootMoves[i].pv[0];
1802         }
1803     }
1804
1805     return best;
1806   }
1807
1808 } // namespace
1809
1810
1811 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1812 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1813
1814 void MainThread::check_time() {
1815
1816   if (--callsCnt > 0)
1817       return;
1818
1819   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1820   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1821
1822   static TimePoint lastInfoTime = now();
1823
1824   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1825   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1826
1827   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1828   {
1829       lastInfoTime = tick;
1830       dbg_print();
1831   }
1832
1833   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1834   if (ponder)
1835       return;
1836
1837   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1838       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1839       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1840       Threads.stop = true;
1841 }
1842
1843
1844 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1845 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1846
1847 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1848
1849   std::stringstream ss;
1850   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1851   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1852   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1853   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1854   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1855   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1856
1857   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1858   {
1859       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1860
1861       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1862           continue;
1863
1864       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1865       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1866
1867       if (v == -VALUE_INFINITE)
1868           v = VALUE_ZERO;
1869
1870       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1871       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1872
1873       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1874           ss << "\n";
1875
1876       ss << "info"
1877          << " depth "    << d
1878          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1879          << " multipv "  << i + 1
1880          << " score "    << UCI::value(v);
1881
1882       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1883           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1884
1885       if (!tb && i == pvIdx)
1886           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1887
1888       ss << " nodes "    << nodesSearched
1889          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1890
1891       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1892           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1893
1894       ss << " tbhits "   << tbHits
1895          << " time "     << elapsed
1896          << " pv";
1897
1898       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1899           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1900   }
1901
1902   return ss.str();
1903 }
1904
1905
1906 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1907 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1908 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1909 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1910
1911 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1912
1913     StateInfo st;
1914     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1915
1916     bool ttHit;
1917
1918     assert(pv.size() == 1);
1919
1920     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1921         return false;
1922
1923     pos.do_move(pv[0], st);
1924     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1925
1926     if (ttHit)
1927     {
1928         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1929         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1930             pv.push_back(m);
1931     }
1932
1933     pos.undo_move(pv[0]);
1934     return pv.size() > 1;
1935 }
1936
1937 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1938
1939     RootInTB = false;
1940     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1941     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1942     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1943     bool dtz_available = true;
1944
1945     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1946     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1947     if (Cardinality > MaxCardinality)
1948     {
1949         Cardinality = MaxCardinality;
1950         ProbeDepth = 0;
1951     }
1952
1953     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1954     {
1955         // Rank moves using DTZ tables
1956         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1957
1958         if (!RootInTB)
1959         {
1960             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1961             dtz_available = false;
1962             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1963         }
1964     }
1965
1966     if (RootInTB)
1967     {
1968         // Sort moves according to TB rank
1969         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1970                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1971
1972         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1973         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1974             Cardinality = 0;
1975     }
1976     else
1977     {
1978         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
1979         for (auto& m : rootMoves)
1980             m.tbRank = 0;
1981     }
1982 }
1983
1984 } // namespace Stockfish