]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Provide selective search depth info for each pv move
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5   Copyright (C) 2015-2017 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
6
7   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
10   (at your option) any later version.
11
12   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15   GNU General Public License for more details.
16
17   You should have received a copy of the GNU General Public License
18   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19 */
20
21 #include <algorithm>
22 #include <cassert>
23 #include <cmath>
24 #include <cstring>   // For std::memset
25 #include <iostream>
26 #include <sstream>
27
28 #include "evaluate.h"
29 #include "misc.h"
30 #include "movegen.h"
31 #include "movepick.h"
32 #include "position.h"
33 #include "search.h"
34 #include "timeman.h"
35 #include "thread.h"
36 #include "tt.h"
37 #include "uci.h"
38 #include "syzygy/tbprobe.h"
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   Value Score;
52 }
53
54 namespace TB = Tablebases;
55
56 using std::string;
57 using Eval::evaluate;
58 using namespace Search;
59
60 namespace {
61
62   // Different node types, used as a template parameter
63   enum NodeType { NonPV, PV };
64
65   // Sizes and phases of the skip-blocks, used for distributing search depths across the threads
66   const int skipSize[]  = { 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4 };
67   const int skipPhase[] = { 0, 1, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
68
69   // Razoring and futility margin based on depth
70   // razor_margin[0] is unused as long as depth >= ONE_PLY in search
71   const int razor_margin[] = { 0, 570, 603, 554 };
72   Value futility_margin(Depth d) { return Value(150 * d / ONE_PLY); }
73
74   // Futility and reductions lookup tables, initialized at startup
75   int FutilityMoveCounts[2][16]; // [improving][depth]
76   int Reductions[2][2][64][64];  // [pv][improving][depth][moveNumber]
77
78   // Threshold used for countermoves based pruning
79   const int CounterMovePruneThreshold = 0;
80
81   template <bool PvNode> Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
82     return Reductions[PvNode][i][std::min(d / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)] * ONE_PLY;
83   }
84
85   // History and stats update bonus, based on depth
86   int stat_bonus(Depth depth) {
87     int d = depth / ONE_PLY;
88     return d > 17 ? 0 : d * d + 2 * d - 2;
89   }
90
91   // Skill structure is used to implement strength limit
92   struct Skill {
93     Skill(int l) : level(l) {}
94     bool enabled() const { return level < 20; }
95     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth / ONE_PLY == 1 + level; }
96     Move best_move(size_t multiPV) { return best ? best : pick_best(multiPV); }
97     Move pick_best(size_t multiPV);
98
99     int level;
100     Move best = MOVE_NONE;
101   };
102
103   // EasyMoveManager structure is used to detect an 'easy move'. When the PV is stable
104   // across multiple search iterations, we can quickly return the best move.
105   struct EasyMoveManager {
106
107     void clear() {
108       stableCnt = 0;
109       expectedPosKey = 0;
110       pv[0] = pv[1] = pv[2] = MOVE_NONE;
111     }
112
113     Move get(Key key) const {
114       return expectedPosKey == key ? pv[2] : MOVE_NONE;
115     }
116
117     void update(Position& pos, const std::vector<Move>& newPv) {
118
119       assert(newPv.size() >= 3);
120
121       // Keep track of how many times in a row the 3rd ply remains stable
122       stableCnt = (newPv[2] == pv[2]) ? stableCnt + 1 : 0;
123
124       if (!std::equal(newPv.begin(), newPv.begin() + 3, pv))
125       {
126           std::copy(newPv.begin(), newPv.begin() + 3, pv);
127
128           StateInfo st[2];
129           pos.do_move(newPv[0], st[0]);
130           pos.do_move(newPv[1], st[1]);
131           expectedPosKey = pos.key();
132           pos.undo_move(newPv[1]);
133           pos.undo_move(newPv[0]);
134       }
135     }
136
137     int stableCnt;
138     Key expectedPosKey;
139     Move pv[3];
140   };
141
142   EasyMoveManager EasyMove;
143   Value DrawValue[COLOR_NB];
144
145   template <NodeType NT>
146   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode, bool skipEarlyPruning);
147
148   template <NodeType NT, bool InCheck>
149   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = DEPTH_ZERO);
150
151   Value value_to_tt(Value v, int ply);
152   Value value_from_tt(Value v, int ply);
153   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
154   void update_cm_stats(Stack* ss, Piece pc, Square s, int bonus);
155   void update_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, Move* quiets, int quietsCnt, int bonus);
156
157 } // namespace
158
159
160 /// Search::init() is called during startup to initialize various lookup tables
161
162 void Search::init() {
163
164   for (int imp = 0; imp <= 1; ++imp)
165       for (int d = 1; d < 64; ++d)
166           for (int mc = 1; mc < 64; ++mc)
167           {
168               double r = log(d) * log(mc) / 1.95;
169
170               Reductions[NonPV][imp][d][mc] = int(std::round(r));
171               Reductions[PV][imp][d][mc] = std::max(Reductions[NonPV][imp][d][mc] - 1, 0);
172
173               // Increase reduction for non-PV nodes when eval is not improving
174               if (!imp && Reductions[NonPV][imp][d][mc] >= 2)
175                 Reductions[NonPV][imp][d][mc]++;
176           }
177
178   for (int d = 0; d < 16; ++d)
179   {
180       FutilityMoveCounts[0][d] = int(2.4 + 0.74 * pow(d, 1.78));
181       FutilityMoveCounts[1][d] = int(5.0 + 1.00 * pow(d, 2.00));
182   }
183 }
184
185
186 /// Search::clear() resets search state to its initial value, to obtain reproducible results
187
188 void Search::clear() {
189
190   TT.clear();
191
192   for (Thread* th : Threads)
193   {
194       th->counterMoves.fill(MOVE_NONE);
195       th->history.fill(0);
196
197       for (auto& to : th->counterMoveHistory)
198           for (auto& h : to)
199               h.fill(0);
200
201       th->counterMoveHistory[NO_PIECE][0].fill(CounterMovePruneThreshold - 1);
202   }
203
204   Threads.main()->callsCnt = 0;
205   Threads.main()->previousScore = VALUE_INFINITE;
206 }
207
208
209 /// Search::perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes
210 /// up to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
211 template<bool Root>
212 uint64_t Search::perft(Position& pos, Depth depth) {
213
214   StateInfo st;
215   uint64_t cnt, nodes = 0;
216   const bool leaf = (depth == 2 * ONE_PLY);
217
218   for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
219   {
220       if (Root && depth <= ONE_PLY)
221           cnt = 1, nodes++;
222       else
223       {
224           pos.do_move(m, st);
225           cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - ONE_PLY);
226           nodes += cnt;
227           pos.undo_move(m);
228       }
229       if (Root)
230           sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
231   }
232   return nodes;
233 }
234
235 template uint64_t Search::perft<true>(Position&, Depth);
236
237
238 /// MainThread::search() is called by the main thread when the program receives
239 /// the UCI 'go' command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
240
241 void MainThread::search() {
242
243   Color us = rootPos.side_to_move();
244   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
245   TT.new_search();
246
247   int contempt = Options["Contempt"] * PawnValueEg / 100; // From centipawns
248   DrawValue[ us] = VALUE_DRAW - Value(contempt);
249   DrawValue[~us] = VALUE_DRAW + Value(contempt);
250
251   if (rootMoves.empty())
252   {
253       rootMoves.push_back(RootMove(MOVE_NONE));
254       sync_cout << "info depth 0 score "
255                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
256                 << sync_endl;
257   }
258   else
259   {
260       for (Thread* th : Threads)
261           if (th != this)
262               th->start_searching();
263
264       Thread::search(); // Let's start searching!
265   }
266
267   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
268   // the available ones before exiting.
269   if (Limits.npmsec)
270       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
271
272   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
273   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
274   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
275   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
276   // until the GUI sends one of those commands (which also raises Threads.stop).
277   if (!Threads.stop && (Limits.ponder || Limits.infinite))
278   {
279       Threads.stopOnPonderhit = true;
280       wait(Threads.stop);
281   }
282
283   // Stop the threads if not already stopped
284   Threads.stop = true;
285
286   // Wait until all threads have finished
287   for (Thread* th : Threads)
288       if (th != this)
289           th->wait_for_search_finished();
290
291   // Check if there are threads with a better score than main thread
292   Thread* bestThread = this;
293   if (   !this->easyMovePlayed
294       &&  Options["MultiPV"] == 1
295       && !Limits.depth
296       && !Skill(Options["Skill Level"]).enabled()
297       &&  rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
298   {
299       for (Thread* th : Threads)
300       {
301           Depth depthDiff = th->completedDepth - bestThread->completedDepth;
302           Value scoreDiff = th->rootMoves[0].score - bestThread->rootMoves[0].score;
303
304           if (scoreDiff > 0 && depthDiff >= 0)
305               bestThread = th;
306       }
307   }
308
309   previousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
310
311   // Send new PV when needed
312   if (bestThread != this)
313       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
314
315   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
316
317   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
318       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
319
320   std::cout << sync_endl;
321 }
322
323
324 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
325 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
326 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
327
328 void Thread::search() {
329
330   Stack stack[MAX_PLY+7], *ss = stack+4; // To allow referencing (ss-4) and (ss+2)
331   Value bestValue, alpha, beta, delta;
332   Move easyMove = MOVE_NONE;
333   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
334
335   std::memset(ss-4, 0, 7 * sizeof(Stack));
336   for (int i = 4; i > 0; i--)
337      (ss-i)->history = &this->counterMoveHistory[NO_PIECE][0]; // Use as sentinel
338
339   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
340   beta = VALUE_INFINITE;
341   completedDepth = DEPTH_ZERO;
342
343   if (mainThread)
344   {
345       easyMove = EasyMove.get(rootPos.key());
346       EasyMove.clear();
347       mainThread->easyMovePlayed = mainThread->failedLow = false;
348       mainThread->bestMoveChanges = 0;
349   }
350
351   size_t multiPV = Options["MultiPV"];
352   Skill skill(Options["Skill Level"]);
353
354   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
355   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
356   if (skill.enabled())
357       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
358
359   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
360
361   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
362   while (   (rootDepth += ONE_PLY) < DEPTH_MAX
363          && !Threads.stop
364          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth / ONE_PLY > Limits.depth))
365   {
366       // Distribute search depths across the threads
367       if (idx)
368       {
369           int i = (idx - 1) % 20;
370           if (((rootDepth / ONE_PLY + rootPos.game_ply() + skipPhase[i]) / skipSize[i]) % 2)
371               continue;
372       }
373
374       // Age out PV variability metric
375       if (mainThread)
376           mainThread->bestMoveChanges *= 0.505, mainThread->failedLow = false;
377
378       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
379       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
380       for (RootMove& rm : rootMoves)
381           rm.previousScore = rm.score;
382
383       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
384       for (PVIdx = 0; PVIdx < multiPV && !Threads.stop; ++PVIdx)
385       {
386           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
387           selDepth = 0;
388
389           // Reset aspiration window starting size
390           if (rootDepth >= 5 * ONE_PLY)
391           {
392               delta = Value(18);
393               alpha = std::max(rootMoves[PVIdx].previousScore - delta,-VALUE_INFINITE);
394               beta  = std::min(rootMoves[PVIdx].previousScore + delta, VALUE_INFINITE);
395           }
396
397           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
398           // high/low, re-search with a bigger window until we're not failing
399           // high/low anymore.
400           while (true)
401           {
402               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, rootDepth, false, false);
403
404               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
405               // is done with a stable algorithm because all the values but the
406               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
407               // and we want to keep the same order for all the moves except the
408               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
409               // search the already searched PV lines are preserved.
410               std::stable_sort(rootMoves.begin() + PVIdx, rootMoves.end());
411
412               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting and
413               // writing PV back to TT is safe because RootMoves is still
414               // valid, although it refers to the previous iteration.
415               if (Threads.stop)
416                   break;
417
418               // When failing high/low give some update (without cluttering
419               // the UI) before a re-search.
420               if (   mainThread
421                   && multiPV == 1
422                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
423                   && Time.elapsed() > 3000)
424                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
425
426               // In case of failing low/high increase aspiration window and
427               // re-search, otherwise exit the loop.
428               if (bestValue <= alpha)
429               {
430                   beta = (alpha + beta) / 2;
431                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
432
433                   if (mainThread)
434                   {
435                       mainThread->failedLow = true;
436                       Threads.stopOnPonderhit = false;
437                   }
438               }
439               else if (bestValue >= beta)
440               {
441                   alpha = (alpha + beta) / 2;
442                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
443               }
444               else
445                   break;
446
447               delta += delta / 4 + 5;
448
449               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
450           }
451
452           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
453           std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.begin() + PVIdx + 1);
454
455           if (!mainThread)
456               continue;
457
458           if (Threads.stop || PVIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000)
459               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
460       }
461
462       if (!Threads.stop)
463           completedDepth = rootDepth;
464
465       if (!mainThread)
466           continue;
467
468       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
469       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
470           skill.pick_best(multiPV);
471
472       // Have we found a "mate in x"?
473       if (   Limits.mate
474           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
475           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
476           Threads.stop = true;
477
478       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
479       if (Limits.use_time_management())
480       {
481           if (!Threads.stop && !Threads.stopOnPonderhit)
482           {
483               // Stop the search if only one legal move is available, or if all
484               // of the available time has been used, or if we matched an easyMove
485               // from the previous search and just did a fast verification.
486               const int F[] = { mainThread->failedLow,
487                                 bestValue - mainThread->previousScore };
488
489               int improvingFactor = std::max(229, std::min(715, 357 + 119 * F[0] - 6 * F[1]));
490               double unstablePvFactor = 1 + mainThread->bestMoveChanges;
491
492               bool doEasyMove =   rootMoves[0].pv[0] == easyMove
493                                && mainThread->bestMoveChanges < 0.03
494                                && Time.elapsed() > Time.optimum() * 5 / 44;
495
496               if (   rootMoves.size() == 1
497                   || Time.elapsed() > Time.optimum() * unstablePvFactor * improvingFactor / 628
498                   || (mainThread->easyMovePlayed = doEasyMove, doEasyMove))
499               {
500                   // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
501                   // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
502                   if (Limits.ponder)
503                       Threads.stopOnPonderhit = true;
504                   else
505                       Threads.stop = true;
506               }
507           }
508
509           if (rootMoves[0].pv.size() >= 3)
510               EasyMove.update(rootPos, rootMoves[0].pv);
511           else
512               EasyMove.clear();
513       }
514   }
515
516   if (!mainThread)
517       return;
518
519   // Clear any candidate easy move that wasn't stable for the last search
520   // iterations; the second condition prevents consecutive fast moves.
521   if (EasyMove.stableCnt < 6 || mainThread->easyMovePlayed)
522       EasyMove.clear();
523
524   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
525   if (skill.enabled())
526       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(),
527                 rootMoves.end(), skill.best_move(multiPV)));
528 }
529
530
531 namespace {
532
533   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
534
535   template <NodeType NT>
536   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode, bool skipEarlyPruning) {
537
538     const bool PvNode = NT == PV;
539     const bool rootNode = PvNode && (ss-1)->ply == 0;
540
541     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
542     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
543     assert(DEPTH_ZERO < depth && depth < DEPTH_MAX);
544     assert(!(PvNode && cutNode));
545     assert(depth / ONE_PLY * ONE_PLY == depth);
546
547     Move pv[MAX_PLY+1], quietsSearched[64];
548     StateInfo st;
549     TTEntry* tte;
550     Key posKey;
551     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
552     Depth extension, newDepth;
553     Value bestValue, value, ttValue, eval;
554     bool ttHit, inCheck, givesCheck, singularExtensionNode, improving;
555     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning, skipQuiets, ttCapture;
556     Piece moved_piece;
557     int moveCount, quietCount;
558
559     // Step 1. Initialize node
560     Thread* thisThread = pos.this_thread();
561     inCheck = pos.checkers();
562     moveCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
563     ss->statScore = 0;
564     bestValue = -VALUE_INFINITE;
565     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
566
567     // Check for the available remaining time
568     if (thisThread == Threads.main())
569         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
570
571     // Used to send selDepth info to GUI
572     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply)
573         thisThread->selDepth = ss->ply;
574
575     if (!rootNode)
576     {
577         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
578         if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed) || pos.is_draw(ss->ply) || ss->ply >= MAX_PLY)
579             return ss->ply >= MAX_PLY && !inCheck ? evaluate(pos)
580                                                   : DrawValue[pos.side_to_move()];
581
582         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
583         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
584         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
585         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
586         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
587         // mate. In this case return a fail-high score.
588         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
589         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
590         if (alpha >= beta)
591             return alpha;
592     }
593
594     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
595
596     ss->currentMove = (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
597     ss->history = &thisThread->counterMoveHistory[NO_PIECE][0];
598     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
599     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
600
601     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
602     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
603     // position key in case of an excluded move.
604     excludedMove = ss->excludedMove;
605     posKey = pos.key() ^ Key(excludedMove);
606     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
607     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
608     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->PVIdx].pv[0]
609             : ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
610
611     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
612     if (  !PvNode
613         && ttHit
614         && tte->depth() >= depth
615         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
616         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
617                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
618     {
619         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
620         if (ttMove)
621         {
622             if (ttValue >= beta)
623             {
624                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
625                     update_stats(pos, ss, ttMove, nullptr, 0, stat_bonus(depth));
626
627                 // Extra penalty for a quiet TT move in previous ply when it gets refuted
628                 if ((ss-1)->moveCount == 1 && !pos.captured_piece())
629                     update_cm_stats(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + ONE_PLY));
630             }
631             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
632             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
633             {
634                 int penalty = -stat_bonus(depth);
635                 thisThread->history.update(pos.side_to_move(), ttMove, penalty);
636                 update_cm_stats(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
637             }
638         }
639         return ttValue;
640     }
641
642     // Step 4a. Tablebase probe
643     if (!rootNode && TB::Cardinality)
644     {
645         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
646
647         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
648             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
649             &&  pos.rule50_count() == 0
650             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
651         {
652             TB::ProbeState err;
653             TB::WDLScore v = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
654
655             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
656             {
657                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
658
659                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
660
661                 value =  v < -drawScore ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + ss->ply
662                        : v >  drawScore ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - ss->ply
663                                         :  VALUE_DRAW + 2 * v * drawScore;
664
665                 tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_EXACT,
666                           std::min(DEPTH_MAX - ONE_PLY, depth + 6 * ONE_PLY),
667                           MOVE_NONE, VALUE_NONE, TT.generation());
668
669                 return value;
670             }
671         }
672     }
673
674     // Step 5. Evaluate the position statically
675     if (inCheck)
676     {
677         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
678         goto moves_loop;
679     }
680
681     else if (ttHit)
682     {
683         // Never assume anything on values stored in TT
684         if ((ss->staticEval = eval = tte->eval()) == VALUE_NONE)
685             eval = ss->staticEval = evaluate(pos);
686
687         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
688         if (ttValue != VALUE_NONE)
689             if (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER))
690                 eval = ttValue;
691     }
692     else
693     {
694         eval = ss->staticEval =
695         (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
696                                          : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
697
698         tte->save(posKey, VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE,
699                   ss->staticEval, TT.generation());
700     }
701
702     if (skipEarlyPruning)
703         goto moves_loop;
704
705     // Step 6. Razoring (skipped when in check)
706     if (   !PvNode
707         &&  depth < 4 * ONE_PLY
708         &&  eval + razor_margin[depth / ONE_PLY] <= alpha)
709     {
710         if (depth <= ONE_PLY)
711             return qsearch<NonPV, false>(pos, ss, alpha, alpha+1);
712
713         Value ralpha = alpha - razor_margin[depth / ONE_PLY];
714         Value v = qsearch<NonPV, false>(pos, ss, ralpha, ralpha+1);
715         if (v <= ralpha)
716             return v;
717     }
718
719     // Step 7. Futility pruning: child node (skipped when in check)
720     if (   !rootNode
721         &&  depth < 7 * ONE_PLY
722         &&  eval - futility_margin(depth) >= beta
723         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN  // Do not return unproven wins
724         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
725         return eval;
726
727     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
728     if (   !PvNode
729         &&  eval >= beta
730         && (ss->staticEval >= beta - 35 * (depth / ONE_PLY - 6) || depth >= 13 * ONE_PLY)
731         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
732     {
733
734         assert(eval - beta >= 0);
735
736         // Null move dynamic reduction based on depth and value
737         Depth R = ((823 + 67 * depth / ONE_PLY) / 256 + std::min((eval - beta) / PawnValueMg, 3)) * ONE_PLY;
738
739         ss->currentMove = MOVE_NULL;
740         ss->history = &thisThread->counterMoveHistory[NO_PIECE][0];
741
742         pos.do_null_move(st);
743         Value nullValue = depth-R < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -beta, -beta+1)
744                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode, true);
745         pos.undo_null_move();
746
747         if (nullValue >= beta)
748         {
749             // Do not return unproven mate scores
750             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
751                 nullValue = beta;
752
753             if (depth < 12 * ONE_PLY && abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN)
754                 return nullValue;
755
756             // Do verification search at high depths
757             Value v = depth-R < ONE_PLY ? qsearch<NonPV, false>(pos, ss, beta-1, beta)
758                                         :  search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false, true);
759
760             if (v >= beta)
761                 return nullValue;
762         }
763     }
764
765     // Step 9. ProbCut (skipped when in check)
766     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
767     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
768     if (   !PvNode
769         &&  depth >= 5 * ONE_PLY
770         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
771     {
772         Value rbeta = std::min(beta + 200, VALUE_INFINITE);
773
774         assert(is_ok((ss-1)->currentMove));
775
776         MovePicker mp(pos, ttMove, rbeta - ss->staticEval);
777
778         while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
779             if (pos.legal(move))
780             {
781                 ss->currentMove = move;
782                 ss->history = &thisThread->counterMoveHistory[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)];
783
784                 assert(depth >= 5 * ONE_PLY);
785                 pos.do_move(move, st);
786                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, depth - 4 * ONE_PLY, !cutNode, false);
787                 pos.undo_move(move);
788                 if (value >= rbeta)
789                     return value;
790             }
791     }
792
793     // Step 10. Internal iterative deepening (skipped when in check)
794     if (    depth >= 6 * ONE_PLY
795         && !ttMove
796         && (PvNode || ss->staticEval + 256 >= beta))
797     {
798         Depth d = (3 * depth / (4 * ONE_PLY) - 2) * ONE_PLY;
799         search<NT>(pos, ss, alpha, beta, d, cutNode, true);
800
801         tte = TT.probe(posKey, ttHit);
802         ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
803     }
804
805 moves_loop: // When in check search starts from here
806
807     const PieceToHistory& cmh = *(ss-1)->history;
808     const PieceToHistory& fmh = *(ss-2)->history;
809     const PieceToHistory& fm2 = *(ss-4)->history;
810
811     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, ss);
812     value = bestValue; // Workaround a bogus 'uninitialized' warning under gcc
813     improving =   ss->staticEval >= (ss-2)->staticEval
814             /* || ss->staticEval == VALUE_NONE Already implicit in the previous condition */
815                ||(ss-2)->staticEval == VALUE_NONE;
816
817     singularExtensionNode =   !rootNode
818                            &&  depth >= 8 * ONE_PLY
819                            &&  ttMove != MOVE_NONE
820                            &&  ttValue != VALUE_NONE
821                            && !excludedMove // Recursive singular search is not allowed
822                            && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
823                            &&  tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
824     skipQuiets = false;
825     ttCapture = false;
826
827     // Step 11. Loop through moves
828     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
829     while ((move = mp.next_move(skipQuiets)) != MOVE_NONE)
830     {
831       assert(is_ok(move));
832
833       if (move == excludedMove)
834           continue;
835
836       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
837       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
838       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
839       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->PVIdx,
840                                   thisThread->rootMoves.end(), move))
841           continue;
842
843       ss->moveCount = ++moveCount;
844
845       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
846           sync_cout << "info depth " << depth / ONE_PLY
847                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
848                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->PVIdx << sync_endl;
849
850       if (PvNode)
851           (ss+1)->pv = nullptr;
852
853       extension = DEPTH_ZERO;
854       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
855       moved_piece = pos.moved_piece(move);
856
857       givesCheck =  type_of(move) == NORMAL && !pos.discovered_check_candidates()
858                   ? pos.check_squares(type_of(pos.piece_on(from_sq(move)))) & to_sq(move)
859                   : pos.gives_check(move);
860
861       moveCountPruning =   depth < 16 * ONE_PLY
862                         && moveCount >= FutilityMoveCounts[improving][depth / ONE_PLY];
863
864       // Step 12. Singular and Gives Check Extensions
865
866       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
867       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
868       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
869       // on all the other moves but the ttMove and if the result is lower than
870       // ttValue minus a margin then we will extend the ttMove.
871       if (    singularExtensionNode
872           &&  move == ttMove
873           &&  pos.legal(move))
874       {
875           Value rBeta = std::max(ttValue - 2 * depth / ONE_PLY, -VALUE_MATE);
876           Depth d = (depth / (2 * ONE_PLY)) * ONE_PLY;
877           ss->excludedMove = move;
878           value = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, d, cutNode, true);
879           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
880
881           if (value < rBeta)
882               extension = ONE_PLY;
883       }
884       else if (    givesCheck
885                && !moveCountPruning
886                &&  pos.see_ge(move))
887           extension = ONE_PLY;
888
889       // Calculate new depth for this move
890       newDepth = depth - ONE_PLY + extension;
891
892       // Step 13. Pruning at shallow depth
893       if (  !rootNode
894           && pos.non_pawn_material(pos.side_to_move())
895           && bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY)
896       {
897           if (   !captureOrPromotion
898               && !givesCheck
899               && (!pos.advanced_pawn_push(move) || pos.non_pawn_material() >= Value(5000)))
900           {
901               // Move count based pruning
902               if (moveCountPruning)
903               {
904                   skipQuiets = true;
905                   continue;
906               }
907
908               // Reduced depth of the next LMR search
909               int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount), DEPTH_ZERO) / ONE_PLY;
910
911               // Countermoves based pruning
912               if (   lmrDepth < 3
913                   && (cmh[moved_piece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
914                   && (fmh[moved_piece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold))
915                   continue;
916
917               // Futility pruning: parent node
918               if (   lmrDepth < 7
919                   && !inCheck
920                   && ss->staticEval + 256 + 200 * lmrDepth <= alpha)
921                   continue;
922
923               // Prune moves with negative SEE
924               if (   lmrDepth < 8
925                   && !pos.see_ge(move, Value(-35 * lmrDepth * lmrDepth)))
926                   continue;
927           }
928           else if (    depth < 7 * ONE_PLY
929                    && !extension
930                    && !pos.see_ge(move, -PawnValueEg * (depth / ONE_PLY)))
931                   continue;
932       }
933
934       // Speculative prefetch as early as possible
935       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
936
937       // Check for legality just before making the move
938       if (!rootNode && !pos.legal(move))
939       {
940           ss->moveCount = --moveCount;
941           continue;
942       }
943
944       if (move == ttMove && captureOrPromotion)
945           ttCapture = true;
946
947       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
948       ss->currentMove = move;
949       ss->history = &thisThread->counterMoveHistory[moved_piece][to_sq(move)];
950
951       // Step 14. Make the move
952       pos.do_move(move, st, givesCheck);
953
954       // Step 15. Reduced depth search (LMR). If the move fails high it will be
955       // re-searched at full depth.
956       if (    depth >= 3 * ONE_PLY
957           &&  moveCount > 1
958           && (!captureOrPromotion || moveCountPruning))
959       {
960           Depth r = reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount);
961
962           if (captureOrPromotion)
963               r -= r ? ONE_PLY : DEPTH_ZERO;
964           else
965           {
966               // Increase reduction if ttMove is a capture
967               if (ttCapture)
968                   r += ONE_PLY;
969
970               // Increase reduction for cut nodes
971               if (cutNode)
972                   r += 2 * ONE_PLY;
973
974               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
975               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
976               // hence break make_move().
977               else if (    type_of(move) == NORMAL
978                        && !pos.see_ge(make_move(to_sq(move), from_sq(move))))
979                   r -= 2 * ONE_PLY;
980
981               ss->statScore =  cmh[moved_piece][to_sq(move)]
982                              + fmh[moved_piece][to_sq(move)]
983                              + fm2[moved_piece][to_sq(move)]
984                              + thisThread->history[~pos.side_to_move()][from_to(move)]
985                              - 4000; // Correction factor
986
987               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score
988               if (ss->statScore > 0 && (ss-1)->statScore < 0)
989                   r -= ONE_PLY;
990
991               else if (ss->statScore < 0 && (ss-1)->statScore > 0)
992                   r += ONE_PLY;
993
994               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history
995               r = std::max(DEPTH_ZERO, (r / ONE_PLY - ss->statScore / 20000) * ONE_PLY);
996           }
997
998           Depth d = std::max(newDepth - r, ONE_PLY);
999
1000           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true, false);
1001
1002           doFullDepthSearch = (value > alpha && d != newDepth);
1003       }
1004       else
1005           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1006
1007       // Step 16. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1008       if (doFullDepthSearch)
1009           value = newDepth <   ONE_PLY ?
1010                             givesCheck ? -qsearch<NonPV,  true>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha)
1011                                        : -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha)
1012                                        : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode, false);
1013
1014       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1015       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1016       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1017       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1018       {
1019           (ss+1)->pv = pv;
1020           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1021
1022           value = newDepth <   ONE_PLY ?
1023                             givesCheck ? -qsearch<PV,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha)
1024                                        : -qsearch<PV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha)
1025                                        : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, false);
1026       }
1027
1028       // Step 17. Undo move
1029       pos.undo_move(move);
1030
1031       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1032
1033       // Step 18. Check for a new best move
1034       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1035       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1036       // updating best move, PV and TT.
1037       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1038           return VALUE_ZERO;
1039
1040       if (rootNode)
1041       {
1042           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1043                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1044
1045           // PV move or new best move ?
1046           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1047           {
1048               rm.score = value;
1049               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1050               rm.pv.resize(1);
1051
1052               assert((ss+1)->pv);
1053
1054               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1055                   rm.pv.push_back(*m);
1056
1057               // We record how often the best move has been changed in each
1058               // iteration. This information is used for time management: When
1059               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1060               if (moveCount > 1 && thisThread == Threads.main())
1061                   ++static_cast<MainThread*>(thisThread)->bestMoveChanges;
1062           }
1063           else
1064               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this is
1065               // not a problem when sorting because the sort is stable and the
1066               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1067               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1068       }
1069
1070       if (value > bestValue)
1071       {
1072           bestValue = value;
1073
1074           if (value > alpha)
1075           {
1076               bestMove = move;
1077
1078               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1079                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1080
1081               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1082                   alpha = value;
1083               else
1084               {
1085                   assert(value >= beta); // Fail high
1086                   break;
1087               }
1088           }
1089       }
1090
1091       if (!captureOrPromotion && move != bestMove && quietCount < 64)
1092           quietsSearched[quietCount++] = move;
1093     }
1094
1095     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1096     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1097     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1098     /*
1099        if (Threads.stop)
1100         return VALUE_DRAW;
1101     */
1102
1103     // Step 20. Check for mate and stalemate
1104     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1105     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1106     // return a fail low score.
1107
1108     assert(moveCount || !inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1109
1110     if (!moveCount)
1111         bestValue = excludedMove ? alpha
1112                    :     inCheck ? mated_in(ss->ply) : DrawValue[pos.side_to_move()];
1113     else if (bestMove)
1114     {
1115         // Quiet best move: update move sorting heuristics
1116         if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1117             update_stats(pos, ss, bestMove, quietsSearched, quietCount, stat_bonus(depth));
1118
1119         // Extra penalty for a quiet TT move in previous ply when it gets refuted
1120         if ((ss-1)->moveCount == 1 && !pos.captured_piece())
1121             update_cm_stats(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + ONE_PLY));
1122     }
1123     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1124     else if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1125              && !pos.captured_piece()
1126              && is_ok((ss-1)->currentMove))
1127         update_cm_stats(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1128
1129     if (!excludedMove)
1130         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1131                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1132                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1133                   depth, bestMove, ss->staticEval, TT.generation());
1134
1135     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1136
1137     return bestValue;
1138   }
1139
1140
1141   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1142   // search function with depth zero, or recursively with depth less than ONE_PLY.
1143
1144   template <NodeType NT, bool InCheck>
1145   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1146
1147     const bool PvNode = NT == PV;
1148
1149     assert(InCheck == !!pos.checkers());
1150     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1151     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1152     assert(depth <= DEPTH_ZERO);
1153     assert(depth / ONE_PLY * ONE_PLY == depth);
1154
1155     Move pv[MAX_PLY+1];
1156     StateInfo st;
1157     TTEntry* tte;
1158     Key posKey;
1159     Move ttMove, move, bestMove;
1160     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1161     bool ttHit, givesCheck, evasionPrunable;
1162     Depth ttDepth;
1163     int moveCount;
1164
1165     if (PvNode)
1166     {
1167         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1168         (ss+1)->pv = pv;
1169         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1170     }
1171
1172     ss->currentMove = bestMove = MOVE_NONE;
1173     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1174     moveCount = 0;
1175
1176     // Check for an instant draw or if the maximum ply has been reached
1177     if (pos.is_draw(ss->ply) || ss->ply >= MAX_PLY)
1178         return ss->ply >= MAX_PLY && !InCheck ? evaluate(pos)
1179                                               : DrawValue[pos.side_to_move()];
1180
1181     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1182
1183     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1184     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1185     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1186     ttDepth = InCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1187                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1188
1189     // Transposition table lookup
1190     posKey = pos.key();
1191     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
1192     ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1193     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
1194
1195     if (  !PvNode
1196         && ttHit
1197         && tte->depth() >= ttDepth
1198         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1199         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() &  BOUND_LOWER)
1200                             : (tte->bound() &  BOUND_UPPER)))
1201         return ttValue;
1202
1203     // Evaluate the position statically
1204     if (InCheck)
1205     {
1206         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1207         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1208     }
1209     else
1210     {
1211         if (ttHit)
1212         {
1213             // Never assume anything on values stored in TT
1214             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1215                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1216
1217             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1218             if (ttValue != VALUE_NONE)
1219                 if (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER))
1220                     bestValue = ttValue;
1221         }
1222         else
1223             ss->staticEval = bestValue =
1224             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1225                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
1226
1227         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1228         if (bestValue >= beta)
1229         {
1230             if (!ttHit)
1231                 tte->save(pos.key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER,
1232                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval, TT.generation());
1233
1234             return bestValue;
1235         }
1236
1237         if (PvNode && bestValue > alpha)
1238             alpha = bestValue;
1239
1240         futilityBase = bestValue + 128;
1241     }
1242
1243     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1244     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1245     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1246     // be generated.
1247     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, to_sq((ss-1)->currentMove));
1248
1249     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1250     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1251     {
1252       assert(is_ok(move));
1253
1254       givesCheck =  type_of(move) == NORMAL && !pos.discovered_check_candidates()
1255                   ? pos.check_squares(type_of(pos.piece_on(from_sq(move)))) & to_sq(move)
1256                   : pos.gives_check(move);
1257
1258       moveCount++;
1259
1260       // Futility pruning
1261       if (   !InCheck
1262           && !givesCheck
1263           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1264           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1265       {
1266           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1267
1268           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1269
1270           if (futilityValue <= alpha)
1271           {
1272               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1273               continue;
1274           }
1275
1276           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1277           {
1278               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1279               continue;
1280           }
1281       }
1282
1283       // Detect non-capture evasions that are candidates to be pruned
1284       evasionPrunable =    InCheck
1285                        &&  (depth != DEPTH_ZERO || moveCount > 2)
1286                        &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY
1287                        && !pos.capture(move);
1288
1289       // Don't search moves with negative SEE values
1290       if (  (!InCheck || evasionPrunable)
1291           &&  type_of(move) != PROMOTION
1292           &&  !pos.see_ge(move))
1293           continue;
1294
1295       // Speculative prefetch as early as possible
1296       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1297
1298       // Check for legality just before making the move
1299       if (!pos.legal(move))
1300       {
1301           moveCount--;
1302           continue;
1303       }
1304
1305       ss->currentMove = move;
1306
1307       // Make and search the move
1308       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1309       value = givesCheck ? -qsearch<NT,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY)
1310                          : -qsearch<NT, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY);
1311       pos.undo_move(move);
1312
1313       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1314
1315       // Check for a new best move
1316       if (value > bestValue)
1317       {
1318           bestValue = value;
1319
1320           if (value > alpha)
1321           {
1322               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1323                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1324
1325               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1326               {
1327                   alpha = value;
1328                   bestMove = move;
1329               }
1330               else // Fail high
1331               {
1332                   tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_LOWER,
1333                             ttDepth, move, ss->staticEval, TT.generation());
1334
1335                   return value;
1336               }
1337           }
1338        }
1339     }
1340
1341     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1342     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1343     if (InCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1344         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1345
1346     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1347               PvNode && bestValue > oldAlpha ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1348               ttDepth, bestMove, ss->staticEval, TT.generation());
1349
1350     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1351
1352     return bestValue;
1353   }
1354
1355
1356   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1357   // "plies to mate from the current position". Non-mate scores are unchanged.
1358   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1359
1360   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1361
1362     assert(v != VALUE_NONE);
1363
1364     return  v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1365           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1366   }
1367
1368
1369   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score
1370   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated
1371   // from current position) to "plies to mate/be mated from the root".
1372
1373   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1374
1375     return  v == VALUE_NONE             ? VALUE_NONE
1376           : v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v - ply
1377           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v + ply : v;
1378   }
1379
1380
1381   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1382
1383   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1384
1385     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1386         *pv++ = *childPv++;
1387     *pv = MOVE_NONE;
1388   }
1389
1390
1391   // update_cm_stats() updates countermove and follow-up move history
1392
1393   void update_cm_stats(Stack* ss, Piece pc, Square s, int bonus) {
1394
1395     for (int i : {1, 2, 4})
1396         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1397             (ss-i)->history->update(pc, s, bonus);
1398   }
1399
1400
1401   // update_stats() updates move sorting heuristics when a new quiet best move is found
1402
1403   void update_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move,
1404                     Move* quiets, int quietsCnt, int bonus) {
1405
1406     if (ss->killers[0] != move)
1407     {
1408         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1409         ss->killers[0] = move;
1410     }
1411
1412     Color c = pos.side_to_move();
1413     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1414     thisThread->history.update(c, move, bonus);
1415     update_cm_stats(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1416
1417     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1418     {
1419         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1420         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq]=move;
1421     }
1422
1423     // Decrease all the other played quiet moves
1424     for (int i = 0; i < quietsCnt; ++i)
1425     {
1426         thisThread->history.update(c, quiets[i], -bonus);
1427         update_cm_stats(ss, pos.moved_piece(quiets[i]), to_sq(quiets[i]), -bonus);
1428     }
1429   }
1430
1431
1432   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1433   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1434
1435   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1436
1437     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1438     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1439
1440     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1441     Value topScore = rootMoves[0].score;
1442     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1443     int weakness = 120 - 2 * level;
1444     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1445
1446     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1447     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1448     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1449     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1450     {
1451         // This is our magic formula
1452         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1453                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1454
1455         if (rootMoves[i].score + push > maxScore)
1456         {
1457             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1458             best = rootMoves[i].pv[0];
1459         }
1460     }
1461
1462     return best;
1463   }
1464
1465 } // namespace
1466
1467   // check_time() is used to print debug info and, more importantly, to detect
1468   // when we are out of available time and thus stop the search.
1469
1470   void MainThread::check_time() {
1471
1472     if (--callsCnt > 0)
1473         return;
1474
1475     // At low node count increase the checking rate to about 0.1% of nodes
1476     // otherwise use a default value.
1477     callsCnt = Limits.nodes ? std::min(4096, int(Limits.nodes / 1024)) : 4096;
1478
1479     static TimePoint lastInfoTime = now();
1480
1481     int elapsed = Time.elapsed();
1482     TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1483
1484     if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1485     {
1486         lastInfoTime = tick;
1487         dbg_print();
1488     }
1489
1490     // An engine may not stop pondering until told so by the GUI
1491     if (Limits.ponder)
1492         return;
1493
1494     if (   (Limits.use_time_management() && elapsed > Time.maximum() - 10)
1495         || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1496         || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1497             Threads.stop = true;
1498   }
1499
1500
1501 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1502 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1503
1504 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1505
1506   std::stringstream ss;
1507   int elapsed = Time.elapsed() + 1;
1508   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1509   size_t PVIdx = pos.this_thread()->PVIdx;
1510   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1511   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1512   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1513
1514   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1515   {
1516       bool updated = (i <= PVIdx && rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE);
1517
1518       if (depth == ONE_PLY && !updated)
1519           continue;
1520
1521       Depth d = updated ? depth : depth - ONE_PLY;
1522       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1523
1524       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE - MAX_PLY;
1525       v = tb ? TB::Score : v;
1526
1527       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1528           ss << "\n";
1529
1530       ss << "info"
1531          << " depth "    << d / ONE_PLY
1532          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1533          << " multipv "  << i + 1
1534          << " score "    << UCI::value(v);
1535
1536       if (!tb && i == PVIdx)
1537           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1538
1539       ss << " nodes "    << nodesSearched
1540          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1541
1542       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1543           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1544
1545       ss << " tbhits "   << tbHits
1546          << " time "     << elapsed
1547          << " pv";
1548
1549       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1550           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1551   }
1552
1553   return ss.str();
1554 }
1555
1556
1557 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1558 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1559 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1560 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1561
1562 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1563
1564     StateInfo st;
1565     bool ttHit;
1566
1567     assert(pv.size() == 1);
1568
1569     if (!pv[0])
1570         return false;
1571
1572     pos.do_move(pv[0], st);
1573     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1574
1575     if (ttHit)
1576     {
1577         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1578         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1579             pv.push_back(m);
1580     }
1581
1582     pos.undo_move(pv[0]);
1583     return pv.size() > 1;
1584 }
1585
1586 void Tablebases::filter_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1587
1588     RootInTB = false;
1589     UseRule50 = Options["Syzygy50MoveRule"];
1590     ProbeDepth = Options["SyzygyProbeDepth"] * ONE_PLY;
1591     Cardinality = Options["SyzygyProbeLimit"];
1592
1593     // Skip TB probing when no TB found: !TBLargest -> !TB::Cardinality
1594     if (Cardinality > MaxCardinality)
1595     {
1596         Cardinality = MaxCardinality;
1597         ProbeDepth = DEPTH_ZERO;
1598     }
1599
1600     if (Cardinality < popcount(pos.pieces()) || pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1601         return;
1602
1603     // If the current root position is in the tablebases, then RootMoves
1604     // contains only moves that preserve the draw or the win.
1605     RootInTB = root_probe(pos, rootMoves, TB::Score);
1606
1607     if (RootInTB)
1608         Cardinality = 0; // Do not probe tablebases during the search
1609
1610     else // If DTZ tables are missing, use WDL tables as a fallback
1611     {
1612         // Filter out moves that do not preserve the draw or the win.
1613         RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves, TB::Score);
1614
1615         // Only probe during search if winning
1616         if (RootInTB && TB::Score <= VALUE_DRAW)
1617             Cardinality = 0;
1618     }
1619
1620     if (RootInTB && !UseRule50)
1621         TB::Score =  TB::Score > VALUE_DRAW ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - 1
1622                    : TB::Score < VALUE_DRAW ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + 1
1623                                             :  VALUE_DRAW;
1624 }