]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Simplify collection of bad moves for history updates.
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2023 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
4
5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
8   (at your option) any later version.
9
10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13   GNU General Public License for more details.
14
15   You should have received a copy of the GNU General Public License
16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 */
18
19 #include "search.h"
20
21 #include <algorithm>
22 #include <array>
23 #include <atomic>
24 #include <cassert>
25 #include <cmath>
26 #include <cstdlib>
27 #include <cstring>
28 #include <initializer_list>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31 #include <string>
32 #include <utility>
33
34 #include "bitboard.h"
35 #include "evaluate.h"
36 #include "misc.h"
37 #include "movegen.h"
38 #include "movepick.h"
39 #include "nnue/evaluate_nnue.h"
40 #include "nnue/nnue_common.h"
41 #include "position.h"
42 #include "syzygy/tbprobe.h"
43 #include "thread.h"
44 #include "timeman.h"
45 #include "tt.h"
46 #include "uci.h"
47
48 namespace Stockfish {
49
50 namespace Search {
51
52   LimitsType Limits;
53 }
54
55 namespace Tablebases {
56
57   int Cardinality;
58   bool RootInTB;
59   bool UseRule50;
60   Depth ProbeDepth;
61 }
62
63 namespace TB = Tablebases;
64
65 using std::string;
66 using Eval::evaluate;
67 using namespace Search;
68
69 namespace {
70
71   // Different node types, used as a template parameter
72   enum NodeType { NonPV, PV, Root };
73
74   // Futility margin
75   Value futility_margin(Depth d, bool noTtCutNode, bool improving) {
76     return Value((140 - 40 * noTtCutNode) * (d - improving));
77   }
78
79   // Reductions lookup table initialized at startup
80   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
81
82   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn, Value delta, Value rootDelta) {
83     int reductionScale = Reductions[d] * Reductions[mn];
84     return  (reductionScale + 1372 - int(delta) * 1073 / int(rootDelta)) / 1024
85           + (!i && reductionScale > 936);
86   }
87
88   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
89     return improving ? (3 + depth * depth)
90                      : (3 + depth * depth) / 2;
91   }
92
93   // History and stats update bonus, based on depth
94   int stat_bonus(Depth d) {
95     return std::min(336 * d - 547, 1561);
96   }
97
98   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3-fold blindness
99   Value value_draw(const Thread* thisThread) {
100     return VALUE_DRAW - 1 + Value(thisThread->nodes & 0x2);
101   }
102
103   // Skill structure is used to implement strength limit.
104   // If we have a UCI_Elo, we convert it to an appropriate skill level, anchored to the Stash engine.
105   // This method is based on a fit of the Elo results for games played between the master at various
106   // skill levels and various versions of the Stash engine, all ranked at CCRL.
107   // Skill 0 .. 19 now covers CCRL Blitz Elo from 1320 to 3190, approximately
108   // Reference: https://github.com/vondele/Stockfish/commit/a08b8d4e9711c20acedbfe17d618c3c384b339ec
109   struct Skill {
110     Skill(int skill_level, int uci_elo) {
111         if (uci_elo)
112         {
113             double e = double(uci_elo - 1320) / (3190 - 1320);
114             level = std::clamp((((37.2473 * e - 40.8525) * e + 22.2943) * e - 0.311438), 0.0, 19.0);
115         }
116         else
117             level = double(skill_level);
118     }
119     bool enabled() const { return level < 20.0; }
120     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + int(level); }
121     Move pick_best(size_t multiPV);
122
123     double level;
124     Move best = MOVE_NONE;
125   };
126
127   template <NodeType nodeType>
128   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
129
130   template <NodeType nodeType>
131   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
132
133   Value value_to_tt(Value v, int ply);
134   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
135   void update_pv(Move* pv, Move move, const Move* childPv);
136   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
137   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus);
138   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
139                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
140
141   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
142   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
143   template<bool Root>
144   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
145
146     StateInfo st;
147     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
148
149     uint64_t cnt, nodes = 0;
150     const bool leaf = (depth == 2);
151
152     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
153     {
154         if (Root && depth <= 1)
155             cnt = 1, nodes++;
156         else
157         {
158             pos.do_move(m, st);
159             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
160             nodes += cnt;
161             pos.undo_move(m);
162         }
163         if (Root)
164             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
165     }
166     return nodes;
167   }
168
169 } // namespace
170
171
172 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
173
174 void Search::init() {
175
176   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
177       Reductions[i] = int((20.57 + std::log(Threads.size()) / 2) * std::log(i));
178 }
179
180
181 /// Search::clear() resets search state to its initial value
182
183 void Search::clear() {
184
185   Threads.main()->wait_for_search_finished();
186
187   Time.availableNodes = 0;
188   TT.clear();
189   Threads.clear();
190   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
191 }
192
193
194 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
195 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
196
197 void MainThread::search() {
198
199   if (Limits.perft)
200   {
201       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
202       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
203       return;
204   }
205
206   Color us = rootPos.side_to_move();
207   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
208   TT.new_search();
209
210   Eval::NNUE::verify();
211
212   if (rootMoves.empty())
213   {
214       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
215       sync_cout << "info depth 0 score "
216                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
217                 << sync_endl;
218   }
219   else
220   {
221       Threads.start_searching(); // start non-main threads
222       Thread::search();          // main thread start searching
223   }
224
225   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
226   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
227   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
228   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
229   // until the GUI sends one of those commands.
230
231   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
232   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
233
234   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
235   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
236   Threads.stop = true;
237
238   // Wait until all threads have finished
239   Threads.wait_for_search_finished();
240
241   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
242   // the available ones before exiting.
243   if (Limits.npmsec)
244       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
245
246   Thread* bestThread = this;
247   Skill skill = Skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
248
249   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
250       && !Limits.depth
251       && !skill.enabled()
252       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
253       bestThread = Threads.get_best_thread();
254
255   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
256   bestPreviousAverageScore = bestThread->rootMoves[0].averageScore;
257
258   // Send again PV info if we have a new best thread
259   if (bestThread != this)
260       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth) << sync_endl;
261
262   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
263
264   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
265       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
266
267   std::cout << sync_endl;
268 }
269
270
271 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
272 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
273 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
274
275 void Thread::search() {
276
277   // Allocate stack with extra size to allow access from (ss-7) to (ss+2)
278   // (ss-7) is needed for update_continuation_histories(ss-1, ...) which accesses (ss-6)
279   // (ss+2) is needed for initialization of statScore and killers
280   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
281   Move  pv[MAX_PLY+1];
282   Value alpha, beta, delta;
283   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
284   Depth lastBestMoveDepth = 0;
285   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
286   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
287   Color us = rootPos.side_to_move();
288   int iterIdx = 0;
289
290   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
291   for (int i = 7; i > 0; --i)
292   {
293       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
294       (ss-i)->staticEval = VALUE_NONE;
295   }
296
297   for (int i = 0; i <= MAX_PLY + 2; ++i)
298       (ss+i)->ply = i;
299
300   ss->pv = pv;
301
302   bestValue = -VALUE_INFINITE;
303
304   if (mainThread)
305   {
306       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
307           for (int i = 0; i < 4; ++i)
308               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
309       else
310           for (int i = 0; i < 4; ++i)
311               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
312   }
313
314   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
315   Skill skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
316
317   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
318   // use behind-the-scenes to retrieve a set of possible moves.
319   if (skill.enabled())
320       multiPV = std::max(multiPV, size_t(4));
321
322   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
323
324   int searchAgainCounter = 0;
325
326   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
327   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
328          && !Threads.stop
329          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
330   {
331       // Age out PV variability metric
332       if (mainThread)
333           totBestMoveChanges /= 2;
334
335       // Save the last iteration's scores before the first PV line is searched and
336       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
337       for (RootMove& rm : rootMoves)
338           rm.previousScore = rm.score;
339
340       size_t pvFirst = 0;
341       pvLast = 0;
342
343       if (!Threads.increaseDepth)
344           searchAgainCounter++;
345
346       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
347       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
348       {
349           if (pvIdx == pvLast)
350           {
351               pvFirst = pvLast;
352               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
353                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
354                       break;
355           }
356
357           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
358           selDepth = 0;
359
360           // Reset aspiration window starting size
361           Value prev = rootMoves[pvIdx].averageScore;
362           delta = Value(10) + int(prev) * prev / 15799;
363           alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
364           beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
365
366           // Adjust optimism based on root move's previousScore (~4 Elo)
367           int opt = 109 * prev / (std::abs(prev) + 141);
368           optimism[ us] = Value(opt);
369           optimism[~us] = -optimism[us];
370
371           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
372           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
373           // high/low anymore.
374           int failedHighCnt = 0;
375           while (true)
376           {
377               // Adjust the effective depth searched, but ensure at least one effective increment for every
378               // four searchAgain steps (see issue #2717).
379               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - 3 * (searchAgainCounter + 1) / 4);
380               bestValue = Stockfish::search<Root>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
381
382               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
383               // is done with a stable algorithm because all the values but the
384               // first and eventually the new best one is set to -VALUE_INFINITE
385               // and we want to keep the same order for all the moves except the
386               // new PV that goes to the front. Note that in the case of MultiPV
387               // search the already searched PV lines are preserved.
388               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
389
390               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
391               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
392               // the previous iteration.
393               if (Threads.stop)
394                   break;
395
396               // When failing high/low give some update (without cluttering
397               // the UI) before a re-search.
398               if (   mainThread
399                   && multiPV == 1
400                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
401                   && Time.elapsed() > 3000)
402                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth) << sync_endl;
403
404               // In case of failing low/high increase aspiration window and
405               // re-search, otherwise exit the loop.
406               if (bestValue <= alpha)
407               {
408                   beta = (alpha + beta) / 2;
409                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
410
411                   failedHighCnt = 0;
412                   if (mainThread)
413                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
414               }
415               else if (bestValue >= beta)
416               {
417                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
418                   ++failedHighCnt;
419               }
420               else
421                   break;
422
423               delta += delta / 3;
424
425               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
426           }
427
428           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
429           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
430
431           if (    mainThread
432               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
433               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth) << sync_endl;
434       }
435
436       if (!Threads.stop)
437           completedDepth = rootDepth;
438
439       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove)
440       {
441           lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
442           lastBestMoveDepth = rootDepth;
443       }
444
445       // Have we found a "mate in x"?
446       if (   Limits.mate
447           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
448           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
449           Threads.stop = true;
450
451       if (!mainThread)
452           continue;
453
454       // If the skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
455       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
456           skill.pick_best(multiPV);
457
458       // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
459       for (Thread* th : Threads)
460       {
461           totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
462           th->bestMoveChanges = 0;
463       }
464
465       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
466       if (    Limits.use_time_management()
467           && !Threads.stop
468           && !mainThread->stopOnPonderhit)
469       {
470           double fallingEval = (69 + 13 * (mainThread->bestPreviousAverageScore - bestValue)
471                                     +  6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 619.6;
472           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
473
474           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
475           timeReduction = lastBestMoveDepth + 8 < completedDepth ? 1.57 : 0.65;
476           double reduction = (1.4 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.08 * timeReduction);
477           double bestMoveInstability = 1 + 1.8 * totBestMoveChanges / Threads.size();
478
479           double totalTime = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
480
481           // Cap used time in case of a single legal move for a better viewer experience in tournaments
482           // yielding correct scores and sufficiently fast moves.
483           if (rootMoves.size() == 1)
484               totalTime = std::min(500.0, totalTime);
485
486           // Stop the search if we have exceeded the totalTime
487           if (Time.elapsed() > totalTime)
488           {
489               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
490               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
491               if (mainThread->ponder)
492                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
493               else
494                   Threads.stop = true;
495           }
496           else if (   !mainThread->ponder
497                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.50)
498               Threads.increaseDepth = false;
499           else
500               Threads.increaseDepth = true;
501       }
502
503       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
504       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
505   }
506
507   if (!mainThread)
508       return;
509
510   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
511
512   // If the skill level is enabled, swap the best PV line with the sub-optimal one
513   if (skill.enabled())
514       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
515                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
516 }
517
518
519 namespace {
520
521   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
522
523   template <NodeType nodeType>
524   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
525
526     constexpr bool PvNode = nodeType != NonPV;
527     constexpr bool rootNode = nodeType == Root;
528
529     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
530     if (depth <= 0)
531         return qsearch<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta);
532
533     // Check if we have an upcoming move that draws by repetition, or
534     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
535     if (   !rootNode
536         && alpha < VALUE_DRAW
537         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
538     {
539         alpha = value_draw(pos.this_thread());
540         if (alpha >= beta)
541             return alpha;
542     }
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[32];
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, priorCapture, singularQuietLMR;
559     bool capture, moveCountPruning, ttCapture;
560     Piece movedPiece;
561     int moveCount, captureCount, quietCount;
562
563     // Step 1. Initialize node
564     Thread* thisThread = pos.this_thread();
565     ss->inCheck        = pos.checkers();
566     priorCapture       = pos.captured_piece();
567     Color us           = pos.side_to_move();
568     moveCount          = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
569     bestValue          = -VALUE_INFINITE;
570     maxValue           = VALUE_INFINITE;
571
572     // Check for the available remaining time
573     if (thisThread == Threads.main())
574         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
575
576     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
577     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
578         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
579
580     if (!rootNode)
581     {
582         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
583         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
584             || pos.is_draw(ss->ply)
585             || ss->ply >= MAX_PLY)
586             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
587                                                         : value_draw(pos.this_thread());
588
589         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
590         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
591         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
592         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
593         // signs apply also in the opposite condition of being mated instead of giving
594         // mate. In this case, return a fail-high score.
595         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
596         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
597         if (alpha >= beta)
598             return alpha;
599     }
600     else
601         thisThread->rootDelta = beta - alpha;
602
603     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
604
605     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
606     (ss+2)->killers[0]   = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
607     (ss+2)->cutoffCnt    = 0;
608     ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions;
609     Square prevSq        = is_ok((ss-1)->currentMove) ? to_sq((ss-1)->currentMove) : SQ_NONE;
610     ss->statScore        = 0;
611
612     // Step 4. Transposition table lookup.
613     excludedMove = ss->excludedMove;
614     posKey = pos.key();
615     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
616     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
617     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
618             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
619     ttCapture = ttMove && pos.capture_stage(ttMove);
620
621     // At this point, if excluded, skip straight to step 6, static eval. However,
622     // to save indentation, we list the condition in all code between here and there.
623     if (!excludedMove)
624         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
625
626     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
627     if (  !PvNode
628         && !excludedMove
629         && tte->depth() > depth
630         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race or if !ttHit
631         && (tte->bound() & (ttValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
632     {
633         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit (~2 Elo)
634         if (ttMove)
635         {
636             if (ttValue >= beta)
637             {
638                 // Bonus for a quiet ttMove that fails high (~2 Elo)
639                 if (!ttCapture)
640                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth));
641
642                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply (~0 Elo on STC, ~2 Elo on LTC)
643                 if (prevSq != SQ_NONE && (ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
644                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
645             }
646             // Penalty for a quiet ttMove that fails low (~1 Elo)
647             else if (!ttCapture)
648             {
649                 int penalty = -stat_bonus(depth);
650                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
651                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
652             }
653         }
654
655         // Partial workaround for the graph history interaction problem
656         // For high rule50 counts don't produce transposition table cutoffs.
657         if (pos.rule50_count() < 90)
658             return ttValue;
659     }
660
661     // Step 5. Tablebases probe
662     if (!rootNode && !excludedMove && TB::Cardinality)
663     {
664         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
665
666         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
667             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
668             &&  pos.rule50_count() == 0
669             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
670         {
671             TB::ProbeState err;
672             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
673
674             // Force check of time on the next occasion
675             if (thisThread == Threads.main())
676                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
677
678             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
679             {
680                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
681
682                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
683
684                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
685                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
686                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
687                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
688
689                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
690                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
691
692                 if (    b == BOUND_EXACT
693                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
694                 {
695                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
696                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
697                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
698
699                     return value;
700                 }
701
702                 if (PvNode)
703                 {
704                     if (b == BOUND_LOWER)
705                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
706                     else
707                         maxValue = value;
708                 }
709             }
710         }
711     }
712
713     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
714
715     // Step 6. Static evaluation of the position
716     if (ss->inCheck)
717     {
718         // Skip early pruning when in check
719         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
720         improving = false;
721         goto moves_loop;
722     }
723     else if (excludedMove)
724     {
725         // Providing the hint that this node's accumulator will be used often brings significant Elo gain (~13 Elo)
726         Eval::NNUE::hint_common_parent_position(pos);
727         eval = ss->staticEval;
728     }
729     else if (ss->ttHit)
730     {
731         // Never assume anything about values stored in TT
732         ss->staticEval = eval = tte->eval();
733         if (eval == VALUE_NONE)
734             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
735         else if (PvNode)
736             Eval::NNUE::hint_common_parent_position(pos);
737
738         // ttValue can be used as a better position evaluation (~7 Elo)
739         if (    ttValue != VALUE_NONE
740             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
741             eval = ttValue;
742     }
743     else
744     {
745         ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
746         // Save static evaluation into the transposition table
747         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
748     }
749
750     // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering (~4 Elo)
751     if (is_ok((ss-1)->currentMove) && !(ss-1)->inCheck && !priorCapture)
752     {
753         int bonus = std::clamp(-18 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval), -1817, 1817);
754         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << bonus;
755     }
756
757     // Set up the improving flag, which is true if current static evaluation is
758     // bigger than the previous static evaluation at our turn (if we were in
759     // check at our previous move we look at static evaluation at move prior to it
760     // and if we were in check at move prior to it flag is set to true) and is
761     // false otherwise. The improving flag is used in various pruning heuristics.
762     improving =   (ss-2)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval > (ss-2)->staticEval
763                 : (ss-4)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval > (ss-4)->staticEval
764                 : true;
765
766     // Step 7. Razoring (~1 Elo)
767     // If eval is really low check with qsearch if it can exceed alpha, if it can't,
768     // return a fail low.
769     if (eval < alpha - 456 - 252 * depth * depth)
770     {
771         value = qsearch<NonPV>(pos, ss, alpha - 1, alpha);
772         if (value < alpha)
773             return value;
774     }
775
776     // Step 8. Futility pruning: child node (~40 Elo)
777     // The depth condition is important for mate finding.
778     if (   !ss->ttPv
779         &&  depth < 9
780         &&  eval - futility_margin(depth, cutNode && !ss->ttHit, improving) - (ss-1)->statScore / 306 >= beta
781         &&  eval >= beta
782         &&  eval < 24923) // smaller than TB wins
783         return eval;
784
785     // Step 9. Null move search with verification search (~35 Elo)
786     if (   !PvNode
787         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
788         && (ss-1)->statScore < 17329
789         &&  eval >= beta
790         &&  eval >= ss->staticEval
791         &&  ss->staticEval >= beta - 21 * depth + 258
792         && !excludedMove
793         &&  pos.non_pawn_material(us)
794         &&  ss->ply >= thisThread->nmpMinPly
795         &&  beta > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
796     {
797         assert(eval - beta >= 0);
798
799         // Null move dynamic reduction based on depth and eval
800         Depth R = std::min(int(eval - beta) / 173, 6) + depth / 3 + 4;
801
802         ss->currentMove = MOVE_NULL;
803         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
804
805         pos.do_null_move(st);
806
807         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
808
809         pos.undo_null_move();
810
811         if (nullValue >= beta)
812         {
813             // Do not return unproven mate or TB scores
814             nullValue = std::min(nullValue, VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY-1);
815
816             if (thisThread->nmpMinPly || depth < 14)
817                 return nullValue;
818
819             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
820
821             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
822             // until ply exceeds nmpMinPly.
823             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
824
825             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
826
827             thisThread->nmpMinPly = 0;
828
829             if (v >= beta)
830                 return nullValue;
831         }
832     }
833
834     // Step 10. If the position doesn't have a ttMove, decrease depth by 2
835     // (or by 4 if the TT entry for the current position was hit and the stored depth is greater than or equal to the current depth).
836     // Use qsearch if depth is equal or below zero (~9 Elo)
837     if (    PvNode
838         && !ttMove)
839         depth -= 2 + 2 * (ss->ttHit && tte->depth() >= depth);
840
841     if (depth <= 0)
842         return qsearch<PV>(pos, ss, alpha, beta);
843
844     if (    cutNode
845         &&  depth >= 8
846         && !ttMove)
847         depth -= 2;
848
849     probCutBeta = beta + 168 - 61 * improving;
850
851     // Step 11. ProbCut (~10 Elo)
852     // If we have a good enough capture (or queen promotion) and a reduced search returns a value
853     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
854     if (   !PvNode
855         &&  depth > 3
856         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
857         // If value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
858         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
859         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
860         // So effective depth is equal to depth - 3
861         && !(   tte->depth() >= depth - 3
862              && ttValue != VALUE_NONE
863              && ttValue < probCutBeta))
864     {
865         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
866
867         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
868
869         while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
870             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
871             {
872                 assert(pos.capture_stage(move));
873
874                 ss->currentMove = move;
875                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
876                                                                           [true]
877                                                                           [pos.moved_piece(move)]
878                                                                           [to_sq(move)];
879
880                 pos.do_move(move, st);
881
882                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
883                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
884
885                 // If the qsearch held, perform the regular search
886                 if (value >= probCutBeta)
887                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
888
889                 pos.undo_move(move);
890
891                 if (value >= probCutBeta)
892                 {
893                     // Save ProbCut data into transposition table
894                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, BOUND_LOWER, depth - 3, move, ss->staticEval);
895                     return value;
896                 }
897             }
898
899         Eval::NNUE::hint_common_parent_position(pos);
900     }
901
902 moves_loop: // When in check, search starts here
903
904     // Step 12. A small Probcut idea, when we are in check (~4 Elo)
905     probCutBeta = beta + 413;
906     if (   ss->inCheck
907         && !PvNode
908         && ttCapture
909         && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
910         && tte->depth() >= depth - 4
911         && ttValue >= probCutBeta
912         && abs(ttValue) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
913         && abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
914         return probCutBeta;
915
916     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
917                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
918                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
919
920     Move countermove = prevSq != SQ_NONE ? thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] : MOVE_NONE;
921
922     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
923                                       &captureHistory,
924                                       contHist,
925                                       countermove,
926                                       ss->killers);
927
928     value = bestValue;
929     moveCountPruning = singularQuietLMR = false;
930
931     // Indicate PvNodes that will probably fail low if the node was searched
932     // at a depth equal to or greater than the current depth, and the result
933     // of this search was a fail low.
934     bool likelyFailLow =    PvNode
935                          && ttMove
936                          && (tte->bound() & BOUND_UPPER)
937                          && tte->depth() >= depth;
938
939     // Step 13. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
940     // or a beta cutoff occurs.
941     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
942     {
943       assert(is_ok(move));
944
945       if (move == excludedMove)
946           continue;
947
948       // Check for legality
949       if (!pos.legal(move))
950           continue;
951
952       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
953       // Move List. In MultiPV mode we also skip PV moves that have been already
954       // searched and those of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
955       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
956                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
957           continue;
958
959       ss->moveCount = ++moveCount;
960
961       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
962           sync_cout << "info depth " << depth
963                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
964                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
965       if (PvNode)
966           (ss+1)->pv = nullptr;
967
968       extension = 0;
969       capture = pos.capture_stage(move);
970       movedPiece = pos.moved_piece(move);
971       givesCheck = pos.gives_check(move);
972
973       // Calculate new depth for this move
974       newDepth = depth - 1;
975
976       Value delta = beta - alpha;
977
978       Depth r = reduction(improving, depth, moveCount, delta, thisThread->rootDelta);
979
980       // Step 14. Pruning at shallow depth (~120 Elo). Depth conditions are important for mate finding.
981       if (  !rootNode
982           && pos.non_pawn_material(us)
983           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
984       {
985           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold (~8 Elo)
986           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
987
988           // Reduced depth of the next LMR search
989           int lmrDepth = newDepth - r;
990
991           if (   capture
992               || givesCheck)
993           {
994               // Futility pruning for captures (~2 Elo)
995               if (   !givesCheck
996                   && lmrDepth < 7
997                   && !ss->inCheck
998                   && ss->staticEval + 197 + 248 * lmrDepth + PieceValue[pos.piece_on(to_sq(move))]
999                    + captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] / 7 < alpha)
1000                   continue;
1001
1002               // SEE based pruning for captures and checks (~11 Elo)
1003               if (!pos.see_ge(move, Value(-205) * depth))
1004                   continue;
1005           }
1006           else
1007           {
1008               int history =   (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1009                             + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1010                             + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)];
1011
1012               // Continuation history based pruning (~2 Elo)
1013               if (   lmrDepth < 6
1014                   && history < -3832 * depth)
1015                   continue;
1016
1017               history += 2 * thisThread->mainHistory[us][from_to(move)];
1018
1019               lmrDepth += history / 7011;
1020               lmrDepth = std::max(lmrDepth, -2);
1021
1022               // Futility pruning: parent node (~13 Elo)
1023               if (   !ss->inCheck
1024                   && lmrDepth < 12
1025                   && ss->staticEval + 112 + 138 * lmrDepth <= alpha)
1026                   continue;
1027
1028               lmrDepth = std::max(lmrDepth, 0);
1029
1030               // Prune moves with negative SEE (~4 Elo)
1031               if (!pos.see_ge(move, Value(-31 * lmrDepth * lmrDepth)))
1032                   continue;
1033           }
1034       }
1035
1036       // Step 15. Extensions (~100 Elo)
1037       // We take care to not overdo to avoid search getting stuck.
1038       if (ss->ply < thisThread->rootDepth * 2)
1039       {
1040           // Singular extension search (~94 Elo). If all moves but one fail low on a
1041           // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1042           // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1043           // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the result
1044           // is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove. Note
1045           // that depth margin and singularBeta margin are known for having non-linear
1046           // scaling. Their values are optimized to time controls of 180+1.8 and longer
1047           // so changing them requires tests at this type of time controls.
1048           if (   !rootNode
1049               &&  depth >= 4 - (thisThread->completedDepth > 22) + 2 * (PvNode && tte->is_pv())
1050               &&  move == ttMove
1051               && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1052            /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1053               &&  abs(ttValue) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
1054               && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1055               &&  tte->depth() >= depth - 3)
1056           {
1057               Value singularBeta = ttValue - (82 + 65 * (ss->ttPv && !PvNode)) * depth / 64;
1058               Depth singularDepth = (depth - 1) / 2;
1059
1060               ss->excludedMove = move;
1061               value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1062               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1063
1064               if (value < singularBeta)
1065               {
1066                   extension = 1;
1067                   singularQuietLMR = !ttCapture;
1068
1069                   // Avoid search explosion by limiting the number of double extensions
1070                   if (  !PvNode
1071                       && value < singularBeta - 21
1072                       && ss->doubleExtensions <= 11)
1073                   {
1074                       extension = 2;
1075                       depth += depth < 13;
1076                   }
1077               }
1078
1079               // Multi-cut pruning
1080               // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a
1081               // reduced search without the ttMove. So we assume this expected cut-node
1082               // is not singular, that multiple moves fail high, and we can prune the
1083               // whole subtree by returning a softbound.
1084               else if (singularBeta >= beta)
1085                   return singularBeta;
1086
1087               // If the eval of ttMove is greater than beta, we reduce it (negative extension) (~7 Elo)
1088               else if (ttValue >= beta)
1089                   extension = -2 - !PvNode;
1090
1091               // If we are on a cutNode, reduce it based on depth (negative extension) (~1 Elo)
1092               else if (cutNode)
1093                   extension = depth < 17 ? -3 : -1;
1094
1095               // If the eval of ttMove is less than value, we reduce it (negative extension) (~1 Elo)
1096               else if (ttValue <= value)
1097                   extension = -1;
1098           }
1099
1100           // Check extensions (~1 Elo)
1101           else if (   givesCheck
1102                    && depth > 9)
1103               extension = 1;
1104
1105           // Quiet ttMove extensions (~1 Elo)
1106           else if (   PvNode
1107                    && move == ttMove
1108                    && move == ss->killers[0]
1109                    && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] >= 5168)
1110               extension = 1;
1111       }
1112
1113       // Add extension to new depth
1114       newDepth += extension;
1115       ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions + (extension == 2);
1116
1117       // Speculative prefetch as early as possible
1118       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1119
1120       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1121       ss->currentMove = move;
1122       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1123                                                                 [capture]
1124                                                                 [movedPiece]
1125                                                                 [to_sq(move)];
1126
1127       // Step 16. Make the move
1128       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1129
1130       // Decrease reduction if position is or has been on the PV and not likely to fail low. (~3 Elo)
1131       // Decrease further on cutNodes. (~1 Elo)
1132       if (   ss->ttPv
1133           && !likelyFailLow)
1134           r -= cutNode && tte->depth() >= depth ? 3 : 2;
1135
1136       // Decrease reduction if opponent's move count is high (~1 Elo)
1137       if ((ss-1)->moveCount > 8)
1138           r--;
1139
1140       // Increase reduction for cut nodes (~3 Elo)
1141       if (cutNode)
1142           r += 2;
1143
1144       // Increase reduction if ttMove is a capture (~3 Elo)
1145       if (ttCapture)
1146           r++;
1147
1148       // Decrease reduction for PvNodes (~2 Elo)
1149       if (PvNode)
1150           r--;
1151
1152       // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~1 Elo)
1153       if (singularQuietLMR)
1154           r--;
1155
1156       // Increase reduction on repetition (~1 Elo)
1157       if (   move == (ss-4)->currentMove
1158           && pos.has_repeated())
1159           r += 2;
1160
1161       // Increase reduction if next ply has a lot of fail high (~5 Elo)
1162       if ((ss+1)->cutoffCnt > 3)
1163           r++;
1164
1165       // Decrease reduction for first generated move (ttMove)
1166       else if (move == ttMove)
1167           r--;
1168
1169       ss->statScore =  2 * thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1170                      + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1171                      + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1172                      + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1173                      - 4006;
1174
1175       // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~25 Elo)
1176       r -= ss->statScore / (11124 + 4740 * (depth > 5 && depth < 22));
1177
1178       // Step 17. Late moves reduction / extension (LMR, ~117 Elo)
1179       // We use various heuristics for the sons of a node after the first son has
1180       // been searched. In general, we would like to reduce them, but there are many
1181       // cases where we extend a son if it has good chances to be "interesting".
1182       if (    depth >= 2
1183           &&  moveCount > 1 + (PvNode && ss->ply <= 1)
1184           && (   !ss->ttPv
1185               || !capture
1186               || (cutNode && (ss-1)->moveCount > 1)))
1187       {
1188           // In general we want to cap the LMR depth search at newDepth, but when
1189           // reduction is negative, we allow this move a limited search extension
1190           // beyond the first move depth. This may lead to hidden double extensions.
1191           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth + 1);
1192
1193           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1194
1195           // Do a full-depth search when reduced LMR search fails high
1196           if (value > alpha && d < newDepth)
1197           {
1198               // Adjust full-depth search based on LMR results - if the result
1199               // was good enough search deeper, if it was bad enough search shallower
1200               const bool doDeeperSearch = value > (bestValue + 64 + 11 * (newDepth - d));
1201               const bool doEvenDeeperSearch = value > alpha + 711 && ss->doubleExtensions <= 6;
1202               const bool doShallowerSearch = value < bestValue + newDepth;
1203
1204               ss->doubleExtensions = ss->doubleExtensions + doEvenDeeperSearch;
1205
1206               newDepth += doDeeperSearch - doShallowerSearch + doEvenDeeperSearch;
1207
1208               if (newDepth > d)
1209                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1210
1211               int bonus = value <= alpha ? -stat_bonus(newDepth)
1212                         : value >= beta  ?  stat_bonus(newDepth)
1213                                          :  0;
1214
1215               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1216           }
1217       }
1218
1219       // Step 18. Full-depth search when LMR is skipped. If expected reduction is high, reduce its depth by 1.
1220       else if (!PvNode || moveCount > 1)
1221       {
1222           // Increase reduction for cut nodes and not ttMove (~1 Elo)
1223           if (!ttMove && cutNode)
1224               r += 2;
1225
1226           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth - (r > 3), !cutNode);
1227       }
1228
1229       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail high,
1230       // otherwise let the parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1231       if (PvNode && (moveCount == 1 || value > alpha))
1232       {
1233           (ss+1)->pv = pv;
1234           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1235
1236           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
1237       }
1238
1239       // Step 19. Undo move
1240       pos.undo_move(move);
1241
1242       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1243
1244       // Step 20. Check for a new best move
1245       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1246       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1247       // updating best move, PV and TT.
1248       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1249           return VALUE_ZERO;
1250
1251       if (rootNode)
1252       {
1253           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1254                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1255
1256           rm.averageScore = rm.averageScore != -VALUE_INFINITE ? (2 * value + rm.averageScore) / 3 : value;
1257
1258           // PV move or new best move?
1259           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1260           {
1261               rm.score =  rm.uciScore = value;
1262               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1263               rm.scoreLowerbound = rm.scoreUpperbound = false;
1264
1265               if (value >= beta)
1266               {
1267                   rm.scoreLowerbound = true;
1268                   rm.uciScore = beta;
1269               }
1270               else if (value <= alpha)
1271               {
1272                   rm.scoreUpperbound = true;
1273                   rm.uciScore = alpha;
1274               }
1275
1276               rm.pv.resize(1);
1277
1278               assert((ss+1)->pv);
1279
1280               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1281                   rm.pv.push_back(*m);
1282
1283               // We record how often the best move has been changed in each iteration.
1284               // This information is used for time management. In MultiPV mode,
1285               // we must take care to only do this for the first PV line.
1286               if (   moveCount > 1
1287                   && !thisThread->pvIdx)
1288                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1289           }
1290           else
1291               // All other moves but the PV, are set to the lowest value: this
1292               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1293               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1294               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1295       }
1296
1297       if (value > bestValue)
1298       {
1299           bestValue = value;
1300
1301           if (value > alpha)
1302           {
1303               bestMove = move;
1304
1305               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1306                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1307
1308               if (value >= beta)
1309               {
1310                   ss->cutoffCnt += 1 + !ttMove;
1311                   assert(value >= beta); // Fail high
1312                   break;
1313               }
1314               else
1315               {
1316                   // Reduce other moves if we have found at least one score improvement (~2 Elo)
1317                   if (   depth > 2
1318                       && depth < 12
1319                       && beta  <  14362
1320                       && value > -12393)
1321                       depth -= 2;
1322
1323                   assert(depth > 0);
1324                   alpha = value; // Update alpha! Always alpha < beta
1325               }
1326           }
1327       }
1328
1329
1330       // If the move is worse than some previously searched move, remember it, to update its stats later
1331       if (move != bestMove && moveCount <= 32)
1332       {
1333           if (capture)
1334               capturesSearched[captureCount++] = move;
1335
1336           else
1337               quietsSearched[quietCount++] = move;
1338       }
1339     }
1340
1341     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1342     // completed. But in this case, bestValue is valid because we have fully
1343     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1344     /*
1345        if (Threads.stop)
1346         return VALUE_DRAW;
1347     */
1348
1349     // Step 21. Check for mate and stalemate
1350     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1351     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1352     // return a fail low score.
1353
1354     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1355
1356     if (!moveCount)
1357         bestValue = excludedMove ? alpha :
1358                     ss->inCheck  ? mated_in(ss->ply)
1359                                  : VALUE_DRAW;
1360
1361     // If there is a move that produces search value greater than alpha we update the stats of searched moves
1362     else if (bestMove)
1363         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1364                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1365
1366     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1367     else if (!priorCapture && prevSq != SQ_NONE)
1368     {
1369         int bonus = (depth > 5) + (PvNode || cutNode) + (bestValue < alpha - 800) + ((ss-1)->moveCount > 12);
1370         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth) * bonus);
1371         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth) * bonus / 2;
1372     }
1373
1374     if (PvNode)
1375         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1376
1377     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1378     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree. (~7 Elo)
1379     if (bestValue <= alpha)
1380         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1381
1382     // Write gathered information in transposition table
1383     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1384         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1385                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1386                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1387                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1388
1389     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1390
1391     return bestValue;
1392   }
1393
1394
1395   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1396   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1397   // (~155 Elo)
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     // Check if we have an upcoming move that draws by repetition, or
1409     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
1410     if (   alpha < VALUE_DRAW
1411         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
1412     {
1413         alpha = value_draw(pos.this_thread());
1414         if (alpha >= beta)
1415             return alpha;
1416     }
1417
1418     Move pv[MAX_PLY+1];
1419     StateInfo st;
1420     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1421
1422     TTEntry* tte;
1423     Key posKey;
1424     Move ttMove, move, bestMove;
1425     Depth ttDepth;
1426     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase;
1427     bool pvHit, givesCheck, capture;
1428     int moveCount;
1429     Color us = pos.side_to_move();
1430
1431     // Step 1. Initialize node
1432     if (PvNode)
1433     {
1434         (ss+1)->pv = pv;
1435         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1436     }
1437
1438     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1439     bestMove = MOVE_NONE;
1440     ss->inCheck = pos.checkers();
1441     moveCount = 0;
1442
1443     // Step 2. Check for an immediate draw or maximum ply reached
1444     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1445         || ss->ply >= MAX_PLY)
1446         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1447
1448     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1449
1450     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1451     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1452     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1453     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1454                                                       : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1455
1456     // Step 3. Transposition table lookup
1457     posKey = pos.key();
1458     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1459     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1460     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1461     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1462
1463     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
1464     if (  !PvNode
1465         && tte->depth() >= ttDepth
1466         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race or if !ttHit
1467         && (tte->bound() & (ttValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1468         return ttValue;
1469
1470     // Step 4. Static evaluation of the position
1471     if (ss->inCheck)
1472         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1473     else
1474     {
1475         if (ss->ttHit)
1476         {
1477             // Never assume anything about values stored in TT
1478             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1479                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1480
1481             // ttValue can be used as a better position evaluation (~13 Elo)
1482             if (    ttValue != VALUE_NONE
1483                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1484                 bestValue = ttValue;
1485         }
1486         else
1487             // In case of null move search use previous static eval with a different sign
1488             ss->staticEval = bestValue = (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1489                                                                           : -(ss-1)->staticEval;
1490
1491         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1492         if (bestValue >= beta)
1493         {
1494             // Save gathered info in transposition table
1495             if (!ss->ttHit)
1496                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1497                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1498
1499             return bestValue;
1500         }
1501
1502         if (bestValue > alpha)
1503             alpha = bestValue;
1504
1505         futilityBase = std::min(ss->staticEval, bestValue) + 200;
1506     }
1507
1508     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1509                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1510                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1511
1512     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1513     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1514     // queen promotions, and other checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1515     // will be generated.
1516     Square prevSq = is_ok((ss-1)->currentMove) ? to_sq((ss-1)->currentMove) : SQ_NONE;
1517     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1518                                       &thisThread->captureHistory,
1519                                       contHist,
1520                                       prevSq);
1521
1522     int quietCheckEvasions = 0;
1523
1524     // Step 5. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
1525     // or a beta cutoff occurs.
1526     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1527     {
1528         assert(is_ok(move));
1529
1530         // Check for legality
1531         if (!pos.legal(move))
1532             continue;
1533
1534         givesCheck = pos.gives_check(move);
1535         capture = pos.capture_stage(move);
1536
1537         moveCount++;
1538
1539         // Step 6. Pruning.
1540         if (bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY && pos.non_pawn_material(us))
1541         {
1542             // Futility pruning and moveCount pruning (~10 Elo)
1543             if (   !givesCheck
1544                 &&  to_sq(move) != prevSq
1545                 &&  futilityBase > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1546                 &&  type_of(move) != PROMOTION)
1547             {
1548                 if (moveCount > 2)
1549                     continue;
1550
1551                 futilityValue = futilityBase + PieceValue[pos.piece_on(to_sq(move))];
1552
1553                 // If static eval + value of piece we are going to capture is much lower
1554                 // than alpha we can prune this move
1555                 if (futilityValue <= alpha)
1556                 {
1557                     bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1558                     continue;
1559                 }
1560
1561                 // If static eval is much lower than alpha and move is not winning material
1562                 // we can prune this move
1563                 if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1564                 {
1565                     bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1566                     continue;
1567                 }
1568
1569                 // If static exchange evaluation is much worse than what is needed to not
1570                 // fall below alpha we can prune this move
1571                 if (futilityBase > alpha && !pos.see_ge(move, (alpha - futilityBase) * 4))
1572                 {
1573                     bestValue = alpha;
1574                     continue;
1575                 }
1576             }
1577
1578             // We prune after the second quiet check evasion move, where being 'in check' is
1579             // implicitly checked through the counter, and being a 'quiet move' apart from
1580             // being a tt move is assumed after an increment because captures are pushed ahead.
1581             if (quietCheckEvasions > 1)
1582                 break;
1583
1584             // Continuation history based pruning (~3 Elo)
1585             if (   !capture
1586                 && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < 0
1587                 && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < 0)
1588                 continue;
1589
1590             // Do not search moves with bad enough SEE values (~5 Elo)
1591             if (!pos.see_ge(move, Value(-95)))
1592                 continue;
1593         }
1594
1595         // Speculative prefetch as early as possible
1596         prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1597
1598         // Update the current move
1599         ss->currentMove = move;
1600         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1601                                                                   [capture]
1602                                                                   [pos.moved_piece(move)]
1603                                                                   [to_sq(move)];
1604
1605         quietCheckEvasions += !capture && ss->inCheck;
1606
1607         // Step 7. Make and search the move
1608         pos.do_move(move, st, givesCheck);
1609         value = -qsearch<nodeType>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1610         pos.undo_move(move);
1611
1612         assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1613
1614         // Step 8. Check for a new best move
1615         if (value > bestValue)
1616         {
1617             bestValue = value;
1618
1619             if (value > alpha)
1620             {
1621                 bestMove = move;
1622
1623                 if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1624                     update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1625
1626                 if (value < beta) // Update alpha here!
1627                     alpha = value;
1628                 else
1629                     break; // Fail high
1630             }
1631         }
1632     }
1633
1634     // Step 9. Check for mate
1635     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1636     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1637     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1638     {
1639         assert(!MoveList<LEGAL>(pos).size());
1640
1641         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1642     }
1643
1644     // Save gathered info in transposition table
1645     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1646               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER,
1647               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1648
1649     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1650
1651     return bestValue;
1652   }
1653
1654
1655   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1656   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1657   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1658
1659   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1660
1661     assert(v != VALUE_NONE);
1662
1663     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1664           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1665   }
1666
1667
1668   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1669   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1670   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1671   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1672   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1673
1674   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1675
1676     if (v == VALUE_NONE)
1677         return VALUE_NONE;
1678
1679     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1680     {
1681         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1682             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1683
1684         return v - ply;
1685     }
1686
1687     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1688     {
1689         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1690             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1691
1692         return v + ply;
1693     }
1694
1695     return v;
1696   }
1697
1698
1699   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1700
1701   void update_pv(Move* pv, Move move, const Move* childPv) {
1702
1703     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1704         *pv++ = *childPv++;
1705     *pv = MOVE_NONE;
1706   }
1707
1708
1709   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1710
1711   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1712                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1713
1714     Color us = pos.side_to_move();
1715     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1716     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1717     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1718     PieceType captured;
1719
1720     int quietMoveBonus = stat_bonus(depth + 1);
1721
1722     if (!pos.capture_stage(bestMove))
1723     {
1724         int bestMoveBonus = bestValue > beta + 145 ? quietMoveBonus  // larger bonus
1725                                             : stat_bonus(depth);     // smaller bonus
1726
1727         // Increase stats for the best move in case it was a quiet move
1728         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bestMoveBonus);
1729
1730         // Decrease stats for all non-best quiet moves
1731         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1732         {
1733             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bestMoveBonus;
1734             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bestMoveBonus);
1735         }
1736     }
1737     else
1738     {
1739         // Increase stats for the best move in case it was a capture move
1740         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1741         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << quietMoveBonus;
1742     }
1743
1744     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or
1745     // main killer move in previous ply when it gets refuted.
1746     if (   prevSq != SQ_NONE
1747         && ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1748         && !pos.captured_piece())
1749             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -quietMoveBonus);
1750
1751     // Decrease stats for all non-best capture moves
1752     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1753     {
1754         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1755         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1756         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -quietMoveBonus;
1757     }
1758   }
1759
1760
1761   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1762   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1763
1764   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1765
1766     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1767     {
1768         // Only update the first 2 continuation histories if we are in check
1769         if (ss->inCheck && i > 2)
1770             break;
1771         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1772             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1773     }
1774   }
1775
1776
1777   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1778
1779   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus) {
1780
1781     // Update killers
1782     if (ss->killers[0] != move)
1783     {
1784         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1785         ss->killers[0] = move;
1786     }
1787
1788     Color us = pos.side_to_move();
1789     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1790     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1791     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1792
1793     // Update countermove history
1794     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1795     {
1796         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1797         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1798     }
1799   }
1800
1801   // When playing with strength handicap, choose the best move among a set of RootMoves
1802   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1803
1804   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1805
1806     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1807     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1808
1809     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1810     Value topScore = rootMoves[0].score;
1811     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValue);
1812     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1813     double weakness = 120 - 2 * level;
1814
1815     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1816     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1817     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1818     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1819     {
1820         // This is our magic formula
1821         int push = int((  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1822                         + delta * (rng.rand<unsigned>() % int(weakness))) / 128);
1823
1824         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1825         {
1826             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1827             best = rootMoves[i].pv[0];
1828         }
1829     }
1830
1831     return best;
1832   }
1833
1834 } // namespace
1835
1836
1837 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1838 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1839
1840 void MainThread::check_time() {
1841
1842   if (--callsCnt > 0)
1843       return;
1844
1845   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1846   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(512, int(Limits.nodes / 1024)) : 512;
1847
1848   static TimePoint lastInfoTime = now();
1849
1850   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1851   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1852
1853   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1854   {
1855       lastInfoTime = tick;
1856       dbg_print();
1857   }
1858
1859   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1860   if (ponder)
1861       return;
1862
1863   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() || stopOnPonderhit))
1864       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1865       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= uint64_t(Limits.nodes)))
1866       Threads.stop = true;
1867 }
1868
1869
1870 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1871 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1872
1873 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth) {
1874
1875   std::stringstream ss;
1876   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1877   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1878   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1879   size_t multiPV = std::min(size_t(Options["MultiPV"]), rootMoves.size());
1880   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1881   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1882
1883   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1884   {
1885       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1886
1887       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1888           continue;
1889
1890       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1891       Value v = updated ? rootMoves[i].uciScore : rootMoves[i].previousScore;
1892
1893       if (v == -VALUE_INFINITE)
1894           v = VALUE_ZERO;
1895
1896       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1897       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1898
1899       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1900           ss << "\n";
1901
1902       ss << "info"
1903          << " depth "    << d
1904          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1905          << " multipv "  << i + 1
1906          << " score "    << UCI::value(v);
1907
1908       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1909           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1910
1911       if (i == pvIdx && !tb && updated) // tablebase- and previous-scores are exact
1912          ss << (rootMoves[i].scoreLowerbound ? " lowerbound" : (rootMoves[i].scoreUpperbound ? " upperbound" : ""));
1913
1914       ss << " nodes "    << nodesSearched
1915          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed
1916          << " hashfull " << TT.hashfull()
1917          << " tbhits "   << tbHits
1918          << " time "     << elapsed
1919          << " pv";
1920
1921       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1922           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1923   }
1924
1925   return ss.str();
1926 }
1927
1928
1929 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1930 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1931 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1932 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think about.
1933
1934 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1935
1936     StateInfo st;
1937     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1938
1939     bool ttHit;
1940
1941     assert(pv.size() == 1);
1942
1943     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1944         return false;
1945
1946     pos.do_move(pv[0], st);
1947     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1948
1949     if (ttHit)
1950     {
1951         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1952         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1953             pv.push_back(m);
1954     }
1955
1956     pos.undo_move(pv[0]);
1957     return pv.size() > 1;
1958 }
1959
1960 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1961
1962     RootInTB = false;
1963     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1964     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1965     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1966     bool dtz_available = true;
1967
1968     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1969     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1970     if (Cardinality > MaxCardinality)
1971     {
1972         Cardinality = MaxCardinality;
1973         ProbeDepth = 0;
1974     }
1975
1976     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1977     {
1978         // Rank moves using DTZ tables
1979         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1980
1981         if (!RootInTB)
1982         {
1983             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1984             dtz_available = false;
1985             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1986         }
1987     }
1988
1989     if (RootInTB)
1990     {
1991         // Sort moves according to TB rank
1992         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1993                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1994
1995         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1996         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1997             Cardinality = 0;
1998     }
1999     else
2000     {
2001         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
2002         for (auto& m : rootMoves)
2003             m.tbRank = 0;
2004     }
2005 }
2006
2007 } // namespace Stockfish