]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Retire "Extra thinking before accepting draw PVs"
[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) 2015-2018 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   const int razor_margin = 600;
71   Value futility_margin(Depth d) { return Value(150 * d / ONE_PLY); }
72
73   // Futility and reductions lookup tables, initialized at startup
74   int FutilityMoveCounts[2][16]; // [improving][depth]
75   int Reductions[2][2][64][64];  // [pv][improving][depth][moveNumber]
76
77   template <bool PvNode> Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
78     return Reductions[PvNode][i][std::min(d / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)] * ONE_PLY;
79   }
80
81   // History and stats update bonus, based on depth
82   int stat_bonus(Depth depth) {
83     int d = depth / ONE_PLY;
84     return d > 17 ? 0 : d * d + 2 * d - 2;
85   }
86
87   // Skill structure is used to implement strength limit
88   struct Skill {
89     explicit Skill(int l) : level(l) {}
90     bool enabled() const { return level < 20; }
91     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth / ONE_PLY == 1 + level; }
92     Move pick_best(size_t multiPV);
93
94     int level;
95     Move best = MOVE_NONE;
96   };
97
98   template <NodeType NT>
99   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode, bool skipEarlyPruning);
100
101   template <NodeType NT, bool InCheck>
102   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = DEPTH_ZERO);
103
104   Value value_to_tt(Value v, int ply);
105   Value value_from_tt(Value v, int ply);
106   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
107   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
108   void update_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, Move* quiets, int quietsCnt, int bonus);
109   void update_capture_stats(const Position& pos, Move move, Move* captures, int captureCnt, int bonus);
110
111   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
112   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
113   template<bool Root>
114   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
115
116     StateInfo st;
117     uint64_t cnt, nodes = 0;
118     const bool leaf = (depth == 2 * ONE_PLY);
119
120     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
121     {
122         if (Root && depth <= ONE_PLY)
123             cnt = 1, nodes++;
124         else
125         {
126             pos.do_move(m, st);
127             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - ONE_PLY);
128             nodes += cnt;
129             pos.undo_move(m);
130         }
131         if (Root)
132             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
133     }
134     return nodes;
135   }
136
137 } // namespace
138
139
140 /// Search::init() is called during startup to initialize various lookup tables
141
142 void Search::init() {
143
144   for (int imp = 0; imp <= 1; ++imp)
145       for (int d = 1; d < 64; ++d)
146           for (int mc = 1; mc < 64; ++mc)
147           {
148               double r = log(d) * log(mc) / 1.95;
149
150               Reductions[NonPV][imp][d][mc] = int(std::round(r));
151               Reductions[PV][imp][d][mc] = std::max(Reductions[NonPV][imp][d][mc] - 1, 0);
152
153               // Increase reduction for non-PV nodes when eval is not improving
154               if (!imp && Reductions[NonPV][imp][d][mc] >= 2)
155                 Reductions[NonPV][imp][d][mc]++;
156           }
157
158   for (int d = 0; d < 16; ++d)
159   {
160       FutilityMoveCounts[0][d] = int(2.4 + 0.74 * pow(d, 1.78));
161       FutilityMoveCounts[1][d] = int(5.0 + 1.00 * pow(d, 2.00));
162   }
163 }
164
165
166 /// Search::clear() resets search state to its initial value
167
168 void Search::clear() {
169
170   Threads.main()->wait_for_search_finished();
171
172   Time.availableNodes = 0;
173   TT.clear();
174   Threads.clear();
175 }
176
177
178 /// MainThread::search() is called by the main thread when the program receives
179 /// the UCI 'go' command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
180
181 void MainThread::search() {
182
183   if (Limits.perft)
184   {
185       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft * ONE_PLY);
186       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
187       return;
188   }
189
190   Color us = rootPos.side_to_move();
191   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
192   TT.new_search();
193
194   int contempt = Options["Contempt"] * PawnValueEg / 100; // From centipawns
195
196   Eval::Contempt = (us == WHITE ?  make_score(contempt, contempt / 2)
197                                 : -make_score(contempt, contempt / 2));
198
199   if (rootMoves.empty())
200   {
201       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
202       sync_cout << "info depth 0 score "
203                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
204                 << sync_endl;
205   }
206   else
207   {
208       for (Thread* th : Threads)
209           if (th != this)
210               th->start_searching();
211
212       Thread::search(); // Let's start searching!
213   }
214
215   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
216   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
217   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
218   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
219   // until the GUI sends one of those commands (which also raises Threads.stop).
220   Threads.stopOnPonderhit = true;
221
222   while (!Threads.stop && (Threads.ponder || Limits.infinite))
223   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
224
225   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
226   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
227   Threads.stop = true;
228
229   // Wait until all threads have finished
230   for (Thread* th : Threads)
231       if (th != this)
232           th->wait_for_search_finished();
233
234   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
235   // the available ones before exiting.
236   if (Limits.npmsec)
237       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
238
239   // Check if there are threads with a better score than main thread
240   Thread* bestThread = this;
241   if (    Options["MultiPV"] == 1
242       && !Limits.depth
243       && !Skill(Options["Skill Level"]).enabled()
244       &&  rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
245   {
246       for (Thread* th : Threads)
247       {
248           Depth depthDiff = th->completedDepth - bestThread->completedDepth;
249           Value scoreDiff = th->rootMoves[0].score - bestThread->rootMoves[0].score;
250
251           // Select the thread with the best score, always if it is a mate
252           if (    scoreDiff > 0
253               && (depthDiff >= 0 || th->rootMoves[0].score >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY))
254               bestThread = th;
255       }
256   }
257
258   previousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
259
260   // Send new PV when needed
261   if (bestThread != this)
262       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
263
264   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
265
266   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
267       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
268
269   std::cout << sync_endl;
270 }
271
272
273 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
274 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
275 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
276
277 void Thread::search() {
278
279   Stack stack[MAX_PLY+7], *ss = stack+4; // To reference from (ss-4) to (ss+2)
280   Value bestValue, alpha, beta, delta;
281   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
282   Depth lastBestMoveDepth = DEPTH_ZERO;
283   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
284   double timeReduction = 1.0;
285
286   std::memset(ss-4, 0, 7 * sizeof(Stack));
287   for (int i = 4; i > 0; i--)
288      (ss-i)->contHistory = &this->contHistory[NO_PIECE][0]; // Use as sentinel
289
290   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
291   beta = VALUE_INFINITE;
292
293   if (mainThread)
294   {
295       mainThread->failedLow = false;
296       mainThread->bestMoveChanges = 0;
297   }
298
299   size_t multiPV = Options["MultiPV"];
300   Skill skill(Options["Skill Level"]);
301
302   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
303   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
304   if (skill.enabled())
305       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
306
307   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
308
309   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
310   while (   (rootDepth += ONE_PLY) < DEPTH_MAX
311          && !Threads.stop
312          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth / ONE_PLY > Limits.depth))
313   {
314       // Distribute search depths across the threads
315       if (idx)
316       {
317           int i = (idx - 1) % 20;
318           if (((rootDepth / ONE_PLY + rootPos.game_ply() + skipPhase[i]) / skipSize[i]) % 2)
319               continue;
320       }
321
322       // Age out PV variability metric
323       if (mainThread)
324           mainThread->bestMoveChanges *= 0.505, mainThread->failedLow = false;
325
326       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
327       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
328       for (RootMove& rm : rootMoves)
329           rm.previousScore = rm.score;
330
331       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
332       for (PVIdx = 0; PVIdx < multiPV && !Threads.stop; ++PVIdx)
333       {
334           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
335           selDepth = 0;
336
337           // Reset aspiration window starting size
338           if (rootDepth >= 5 * ONE_PLY)
339           {
340               delta = Value(18);
341               alpha = std::max(rootMoves[PVIdx].previousScore - delta,-VALUE_INFINITE);
342               beta  = std::min(rootMoves[PVIdx].previousScore + delta, VALUE_INFINITE);
343           }
344
345           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
346           // high/low, re-search with a bigger window until we're not failing
347           // high/low anymore.
348           while (true)
349           {
350               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, rootDepth, false, false);
351
352               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
353               // is done with a stable algorithm because all the values but the
354               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
355               // and we want to keep the same order for all the moves except the
356               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
357               // search the already searched PV lines are preserved.
358               std::stable_sort(rootMoves.begin() + PVIdx, rootMoves.end());
359
360               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting and
361               // writing PV back to TT is safe because RootMoves is still
362               // valid, although it refers to the previous iteration.
363               if (Threads.stop)
364                   break;
365
366               // When failing high/low give some update (without cluttering
367               // the UI) before a re-search.
368               if (   mainThread
369                   && multiPV == 1
370                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
371                   && Time.elapsed() > 3000)
372                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
373
374               // In case of failing low/high increase aspiration window and
375               // re-search, otherwise exit the loop.
376               if (bestValue <= alpha)
377               {
378                   beta = (alpha + beta) / 2;
379                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
380
381                   if (mainThread)
382                   {
383                       mainThread->failedLow = true;
384                       Threads.stopOnPonderhit = false;
385                   }
386               }
387               else if (bestValue >= beta)
388                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
389               else
390                   break;
391
392               delta += delta / 4 + 5;
393
394               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
395           }
396
397           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
398           std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.begin() + PVIdx + 1);
399
400           if (    mainThread
401               && (Threads.stop || PVIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
402               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
403       }
404
405       if (!Threads.stop)
406           completedDepth = rootDepth;
407
408       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
409          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
410          lastBestMoveDepth = rootDepth;
411       }
412
413       // Have we found a "mate in x"?
414       if (   Limits.mate
415           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
416           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
417           Threads.stop = true;
418
419       if (!mainThread)
420           continue;
421
422       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
423       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
424           skill.pick_best(multiPV);
425
426       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
427       if (Limits.use_time_management())
428       {
429           if (!Threads.stop && !Threads.stopOnPonderhit)
430           {
431               // Stop the search if only one legal move is available, or if all
432               // of the available time has been used
433               const int F[] = { mainThread->failedLow,
434                                 bestValue - mainThread->previousScore };
435               int improvingFactor = std::max(229, std::min(715, 357 + 119 * F[0] - 6 * F[1]));
436
437               double unstablePvFactor = 1 + mainThread->bestMoveChanges;
438
439               // if the bestMove is stable over several iterations, reduce time for this move,
440               // the longer the move has been stable, the more.
441               // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move.
442               timeReduction = 1;
443               for (int i : {3, 4, 5})
444                   if (lastBestMoveDepth * i < completedDepth )
445                      timeReduction *= 1.3;
446               unstablePvFactor *=  std::pow(mainThread->previousTimeReduction, 0.51) / timeReduction;
447
448               if (   rootMoves.size() == 1
449                   || Time.elapsed() > Time.optimum() * unstablePvFactor * improvingFactor / 605)
450               {
451                   // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
452                   // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
453                   if (Threads.ponder)
454                       Threads.stopOnPonderhit = true;
455                   else
456                       Threads.stop = true;
457               }
458           }
459       }
460   }
461
462   if (!mainThread)
463       return;
464
465   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
466
467   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
468   if (skill.enabled())
469       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
470                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
471 }
472
473
474 namespace {
475
476   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
477
478   template <NodeType NT>
479   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode, bool skipEarlyPruning) {
480
481     const bool PvNode = NT == PV;
482     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
483
484     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
485     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
486     assert(DEPTH_ZERO < depth && depth < DEPTH_MAX);
487     assert(!(PvNode && cutNode));
488     assert(depth / ONE_PLY * ONE_PLY == depth);
489
490     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
491     StateInfo st;
492     TTEntry* tte;
493     Key posKey;
494     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
495     Depth extension, newDepth;
496     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue;
497     bool ttHit, inCheck, givesCheck, singularExtensionNode, improving;
498     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning, skipQuiets, ttCapture, pvExact;
499     Piece movedPiece;
500     int moveCount, captureCount, quietCount;
501
502     // Step 1. Initialize node
503     Thread* thisThread = pos.this_thread();
504     inCheck = pos.checkers();
505     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
506     ss->statScore = 0;
507     bestValue = -VALUE_INFINITE;
508     maxValue = VALUE_INFINITE;
509
510     // Check for the available remaining time
511     if (thisThread == Threads.main())
512         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
513
514     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
515     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
516         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
517
518     if (!rootNode)
519     {
520         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
521         if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed) || pos.is_draw(ss->ply) || ss->ply >= MAX_PLY)
522             return ss->ply >= MAX_PLY && !inCheck ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
523
524         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
525         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
526         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
527         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
528         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
529         // mate. In this case return a fail-high score.
530         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
531         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
532         if (alpha >= beta)
533             return alpha;
534     }
535
536     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
537
538     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
539     ss->currentMove = (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
540     ss->contHistory = &thisThread->contHistory[NO_PIECE][0];
541     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
542     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
543
544     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
545     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
546     // position key in case of an excluded move.
547     excludedMove = ss->excludedMove;
548     posKey = pos.key() ^ Key(excludedMove << 16); // isn't a very good hash
549     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
550     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
551     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->PVIdx].pv[0]
552             : ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
553
554     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
555     if (  !PvNode
556         && ttHit
557         && tte->depth() >= depth
558         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
559         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
560                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
561     {
562         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
563         if (ttMove)
564         {
565             if (ttValue >= beta)
566             {
567                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
568                     update_stats(pos, ss, ttMove, nullptr, 0, stat_bonus(depth));
569
570                 // Extra penalty for a quiet TT move in previous ply when it gets refuted
571                 if ((ss-1)->moveCount == 1 && !pos.captured_piece())
572                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + ONE_PLY));
573             }
574             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
575             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
576             {
577                 int penalty = -stat_bonus(depth);
578                 thisThread->mainHistory.update(pos.side_to_move(), ttMove, penalty);
579                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
580             }
581         }
582         return ttValue;
583     }
584
585     // Step 4a. Tablebase probe
586     if (!rootNode && TB::Cardinality)
587     {
588         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
589
590         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
591             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
592             &&  pos.rule50_count() == 0
593             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
594         {
595             TB::ProbeState err;
596             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
597
598             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
599             {
600                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
601
602                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
603
604                 value =  wdl < -drawScore ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + ss->ply + 1
605                        : wdl >  drawScore ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - ss->ply - 1
606                                           :  VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
607
608                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
609                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
610
611                 if (    b == BOUND_EXACT
612                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
613                 {
614                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), b,
615                               std::min(DEPTH_MAX - ONE_PLY, depth + 6 * ONE_PLY),
616                               MOVE_NONE, VALUE_NONE, TT.generation());
617
618                     return value;
619                 }
620
621                 if (PvNode)
622                 {
623                     if (b == BOUND_LOWER)
624                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
625                     else
626                         maxValue = value;
627                 }
628             }
629         }
630     }
631
632     // Step 5. Evaluate the position statically
633     if (inCheck)
634     {
635         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
636         goto moves_loop;
637     }
638
639     else if (ttHit)
640     {
641         // Never assume anything on values stored in TT
642         if ((ss->staticEval = eval = tte->eval()) == VALUE_NONE)
643             eval = ss->staticEval = evaluate(pos);
644
645         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
646         if (   ttValue != VALUE_NONE
647             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
648             eval = ttValue;
649     }
650     else
651     {
652         eval = ss->staticEval =
653         (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
654                                          : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
655
656         tte->save(posKey, VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE,
657                   ss->staticEval, TT.generation());
658     }
659
660     if (skipEarlyPruning || !pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
661         goto moves_loop;
662
663     // Step 6. Razoring (skipped when in check)
664     if (   !PvNode
665         &&  depth < 4 * ONE_PLY
666         &&  eval + razor_margin <= alpha)
667     {
668         if (depth <= ONE_PLY)
669             return qsearch<NonPV, false>(pos, ss, alpha, alpha+1);
670
671         Value ralpha = alpha - razor_margin;
672         Value v = qsearch<NonPV, false>(pos, ss, ralpha, ralpha+1);
673         if (v <= ralpha)
674             return v;
675     }
676
677     // Step 7. Futility pruning: child node (skipped when in check)
678     if (   !rootNode
679         &&  depth < 7 * ONE_PLY
680         &&  eval - futility_margin(depth) >= beta
681         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN)  // Do not return unproven wins
682         return eval;
683
684     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
685     if (   !PvNode
686         &&  eval >= beta
687         &&  ss->staticEval >= beta - 36 * depth / ONE_PLY + 225
688         && (ss->ply >= thisThread->nmp_ply || ss->ply % 2 != thisThread->nmp_odd))
689     {
690
691         assert(eval - beta >= 0);
692
693         // Null move dynamic reduction based on depth and value
694         Depth R = ((823 + 67 * depth / ONE_PLY) / 256 + std::min((eval - beta) / PawnValueMg, 3)) * ONE_PLY;
695
696         ss->currentMove = MOVE_NULL;
697         ss->contHistory = &thisThread->contHistory[NO_PIECE][0];
698
699         pos.do_null_move(st);
700         Value nullValue = depth-R < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -beta, -beta+1)
701                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode, true);
702         pos.undo_null_move();
703
704         if (nullValue >= beta)
705         {
706             // Do not return unproven mate scores
707             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
708                 nullValue = beta;
709
710             if (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && (depth < 12 * ONE_PLY || thisThread->nmp_ply))
711                 return nullValue;
712
713             // Do verification search at high depths
714             // disable null move pruning for side to move for the first part of the remaining search tree
715             thisThread->nmp_ply = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
716             thisThread->nmp_odd = ss->ply % 2;
717
718             Value v = depth-R < ONE_PLY ? qsearch<NonPV, false>(pos, ss, beta-1, beta)
719                                         :  search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false, true);
720
721             thisThread->nmp_odd = thisThread->nmp_ply = 0;
722
723             if (v >= beta)
724                 return nullValue;
725         }
726     }
727
728     // Step 9. ProbCut (skipped when in check)
729     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
730     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
731     if (   !PvNode
732         &&  depth >= 5 * ONE_PLY
733         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
734     {
735         Value rbeta = std::min(beta + 200, VALUE_INFINITE);
736
737         assert(is_ok((ss-1)->currentMove));
738
739         MovePicker mp(pos, ttMove, rbeta - ss->staticEval, &thisThread->captureHistory);
740
741         while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
742             if (pos.legal(move))
743             {
744                 ss->currentMove = move;
745                 ss->contHistory = &thisThread->contHistory[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)];
746
747                 assert(depth >= 5 * ONE_PLY);
748                 pos.do_move(move, st);
749                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, depth - 4 * ONE_PLY, !cutNode, false);
750                 pos.undo_move(move);
751                 if (value >= rbeta)
752                     return value;
753             }
754     }
755
756     // Step 10. Internal iterative deepening (skipped when in check)
757     if (    depth >= 6 * ONE_PLY
758         && !ttMove
759         && (PvNode || ss->staticEval + 256 >= beta))
760     {
761         Depth d = (3 * depth / (4 * ONE_PLY) - 2) * ONE_PLY;
762         search<NT>(pos, ss, alpha, beta, d, cutNode, true);
763
764         tte = TT.probe(posKey, ttHit);
765         ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
766     }
767
768 moves_loop: // When in check search starts from here
769
770     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->contHistory, (ss-2)->contHistory, nullptr, (ss-4)->contHistory };
771     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
772
773     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory, &thisThread->captureHistory, contHist, countermove, ss->killers);
774     value = bestValue; // Workaround a bogus 'uninitialized' warning under gcc
775     improving =   ss->staticEval >= (ss-2)->staticEval
776             /* || ss->staticEval == VALUE_NONE Already implicit in the previous condition */
777                ||(ss-2)->staticEval == VALUE_NONE;
778
779     singularExtensionNode =   !rootNode
780                            &&  depth >= 8 * ONE_PLY
781                            &&  ttMove != MOVE_NONE
782                            &&  ttValue != VALUE_NONE
783                            && !excludedMove // Recursive singular search is not allowed
784                            && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
785                            &&  tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
786     skipQuiets = false;
787     ttCapture = false;
788     pvExact = PvNode && ttHit && tte->bound() == BOUND_EXACT;
789
790     // Step 11. Loop through moves
791     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
792     while ((move = mp.next_move(skipQuiets)) != MOVE_NONE)
793     {
794       assert(is_ok(move));
795
796       if (move == excludedMove)
797           continue;
798
799       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
800       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
801       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
802       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->PVIdx,
803                                   thisThread->rootMoves.end(), move))
804           continue;
805
806       ss->moveCount = ++moveCount;
807
808       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
809           sync_cout << "info depth " << depth / ONE_PLY
810                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
811                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->PVIdx << sync_endl;
812
813       if (PvNode)
814           (ss+1)->pv = nullptr;
815
816       extension = DEPTH_ZERO;
817       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
818       movedPiece = pos.moved_piece(move);
819
820       givesCheck =  type_of(move) == NORMAL && !pos.discovered_check_candidates()
821                   ? pos.check_squares(type_of(movedPiece)) & to_sq(move)
822                   : pos.gives_check(move);
823
824       moveCountPruning =   depth < 16 * ONE_PLY
825                         && moveCount >= FutilityMoveCounts[improving][depth / ONE_PLY];
826
827       // Step 12. Singular and Gives Check Extensions
828
829       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
830       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
831       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
832       // on all the other moves but the ttMove and if the result is lower than
833       // ttValue minus a margin then we will extend the ttMove.
834       if (    singularExtensionNode
835           &&  move == ttMove
836           &&  pos.legal(move))
837       {
838           Value rBeta = std::max(ttValue - 2 * depth / ONE_PLY, -VALUE_MATE);
839           Depth d = (depth / (2 * ONE_PLY)) * ONE_PLY;
840           ss->excludedMove = move;
841           value = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, d, cutNode, true);
842           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
843
844           if (value < rBeta)
845               extension = ONE_PLY;
846       }
847       else if (    givesCheck
848                && !moveCountPruning
849                &&  pos.see_ge(move))
850           extension = ONE_PLY;
851
852       // Calculate new depth for this move
853       newDepth = depth - ONE_PLY + extension;
854
855       // Step 13. Pruning at shallow depth
856       if (  !rootNode
857           && pos.non_pawn_material(pos.side_to_move())
858           && bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY)
859       {
860           if (   !captureOrPromotion
861               && !givesCheck
862               && (!pos.advanced_pawn_push(move) || pos.non_pawn_material() >= Value(5000)))
863           {
864               // Move count based pruning
865               if (moveCountPruning)
866               {
867                   skipQuiets = true;
868                   continue;
869               }
870
871               // Reduced depth of the next LMR search
872               int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount), DEPTH_ZERO) / ONE_PLY;
873
874               // Countermoves based pruning
875               if (   lmrDepth < 3
876                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
877                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
878                   continue;
879
880               // Futility pruning: parent node
881               if (   lmrDepth < 7
882                   && !inCheck
883                   && ss->staticEval + 256 + 200 * lmrDepth <= alpha)
884                   continue;
885
886               // Prune moves with negative SEE
887               if (   lmrDepth < 8
888                   && !pos.see_ge(move, Value(-35 * lmrDepth * lmrDepth)))
889                   continue;
890           }
891           else if (    depth < 7 * ONE_PLY
892                    && !extension
893                    && !pos.see_ge(move, -PawnValueEg * (depth / ONE_PLY)))
894                   continue;
895       }
896
897       // Speculative prefetch as early as possible
898       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
899
900       // Check for legality just before making the move
901       if (!rootNode && !pos.legal(move))
902       {
903           ss->moveCount = --moveCount;
904           continue;
905       }
906
907       if (move == ttMove && captureOrPromotion)
908           ttCapture = true;
909
910       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
911       ss->currentMove = move;
912       ss->contHistory = &thisThread->contHistory[movedPiece][to_sq(move)];
913
914       // Step 14. Make the move
915       pos.do_move(move, st, givesCheck);
916
917       // Step 15. Reduced depth search (LMR). If the move fails high it will be
918       // re-searched at full depth.
919       if (    depth >= 3 * ONE_PLY
920           &&  moveCount > 1
921           && (!captureOrPromotion || moveCountPruning))
922       {
923           Depth r = reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount);
924
925           if (captureOrPromotion)
926               r -= r ? ONE_PLY : DEPTH_ZERO;
927           else
928           {
929               // Decrease reduction if opponent's move count is high
930               if ((ss-1)->moveCount > 15)
931                   r -= ONE_PLY;
932
933               // Decrease reduction for exact PV nodes
934               if (pvExact)
935                   r -= ONE_PLY;
936
937               // Increase reduction if ttMove is a capture
938               if (ttCapture)
939                   r += ONE_PLY;
940
941               // Increase reduction for cut nodes
942               if (cutNode)
943                   r += 2 * ONE_PLY;
944
945               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
946               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
947               // hence break make_move().
948               else if (    type_of(move) == NORMAL
949                        && !pos.see_ge(make_move(to_sq(move), from_sq(move))))
950                   r -= 2 * ONE_PLY;
951
952               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[~pos.side_to_move()][from_to(move)]
953                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
954                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
955                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
956                              - 4000;
957
958               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score
959               if (ss->statScore >= 0 && (ss-1)->statScore < 0)
960                   r -= ONE_PLY;
961
962               else if ((ss-1)->statScore >= 0 && ss->statScore < 0)
963                   r += ONE_PLY;
964
965               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history
966               r = std::max(DEPTH_ZERO, (r / ONE_PLY - ss->statScore / 20000) * ONE_PLY);
967           }
968
969           Depth d = std::max(newDepth - r, ONE_PLY);
970
971           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true, false);
972
973           doFullDepthSearch = (value > alpha && d != newDepth);
974       }
975       else
976           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
977
978       // Step 16. Full depth search when LMR is skipped or fails high
979       if (doFullDepthSearch)
980           value = newDepth <   ONE_PLY ?
981                             givesCheck ? -qsearch<NonPV,  true>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha)
982                                        : -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha)
983                                        : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode, false);
984
985       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
986       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
987       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
988       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
989       {
990           (ss+1)->pv = pv;
991           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
992
993           value = newDepth <   ONE_PLY ?
994                             givesCheck ? -qsearch<PV,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha)
995                                        : -qsearch<PV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha)
996                                        : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, false);
997       }
998
999       // Step 17. Undo move
1000       pos.undo_move(move);
1001
1002       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1003
1004       // Step 18. Check for a new best move
1005       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1006       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1007       // updating best move, PV and TT.
1008       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1009           return VALUE_ZERO;
1010
1011       if (rootNode)
1012       {
1013           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1014                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1015
1016           // PV move or new best move ?
1017           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1018           {
1019               rm.score = value;
1020               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1021               rm.pv.resize(1);
1022
1023               assert((ss+1)->pv);
1024
1025               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1026                   rm.pv.push_back(*m);
1027
1028               // We record how often the best move has been changed in each
1029               // iteration. This information is used for time management: When
1030               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1031               if (moveCount > 1 && thisThread == Threads.main())
1032                   ++static_cast<MainThread*>(thisThread)->bestMoveChanges;
1033           }
1034           else
1035               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1036               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1037               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1038               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1039       }
1040
1041       if (value > bestValue)
1042       {
1043           bestValue = value;
1044
1045           if (value > alpha)
1046           {
1047               bestMove = move;
1048
1049               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1050                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1051
1052               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1053                   alpha = value;
1054               else
1055               {
1056                   assert(value >= beta); // Fail high
1057                   break;
1058               }
1059           }
1060       }
1061
1062       if (!captureOrPromotion && move != bestMove && quietCount < 64)
1063           quietsSearched[quietCount++] = move;
1064       else if (captureOrPromotion && move != bestMove && captureCount < 32)
1065           capturesSearched[captureCount++] = move;
1066     }
1067
1068     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1069     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1070     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1071     /*
1072        if (Threads.stop)
1073         return VALUE_DRAW;
1074     */
1075
1076     // Step 20. Check for mate and stalemate
1077     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1078     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1079     // return a fail low score.
1080
1081     assert(moveCount || !inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1082
1083     if (!moveCount)
1084         bestValue = excludedMove ? alpha
1085                    :     inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1086     else if (bestMove)
1087     {
1088         // Quiet best move: update move sorting heuristics
1089         if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1090             update_stats(pos, ss, bestMove, quietsSearched, quietCount, stat_bonus(depth));
1091         else
1092             update_capture_stats(pos, bestMove, capturesSearched, captureCount, stat_bonus(depth));
1093
1094         // Extra penalty for a quiet TT move in previous ply when it gets refuted
1095         if ((ss-1)->moveCount == 1 && !pos.captured_piece())
1096             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + ONE_PLY));
1097     }
1098     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1099     else if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1100              && !pos.captured_piece()
1101              && is_ok((ss-1)->currentMove))
1102         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1103
1104     if (PvNode)
1105         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1106
1107     if (!excludedMove)
1108         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1109                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1110                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1111                   depth, bestMove, ss->staticEval, TT.generation());
1112
1113     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1114
1115     return bestValue;
1116   }
1117
1118
1119   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1120   // search function with depth zero, or recursively with depth less than ONE_PLY.
1121
1122   template <NodeType NT, bool InCheck>
1123   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1124
1125     const bool PvNode = NT == PV;
1126
1127     assert(InCheck == bool(pos.checkers()));
1128     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1129     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1130     assert(depth <= DEPTH_ZERO);
1131     assert(depth / ONE_PLY * ONE_PLY == depth);
1132
1133     Move pv[MAX_PLY+1];
1134     StateInfo st;
1135     TTEntry* tte;
1136     Key posKey;
1137     Move ttMove, move, bestMove;
1138     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1139     bool ttHit, givesCheck, evasionPrunable;
1140     Depth ttDepth;
1141     int moveCount;
1142
1143     if (PvNode)
1144     {
1145         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1146         (ss+1)->pv = pv;
1147         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1148     }
1149
1150     ss->currentMove = bestMove = MOVE_NONE;
1151     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1152     moveCount = 0;
1153
1154     // Check for an instant draw or if the maximum ply has been reached
1155     if (pos.is_draw(ss->ply) || ss->ply >= MAX_PLY)
1156         return ss->ply >= MAX_PLY && !InCheck ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1157
1158     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1159
1160     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1161     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1162     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1163     ttDepth = InCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1164                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1165     // Transposition table lookup
1166     posKey = pos.key();
1167     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
1168     ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1169     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
1170
1171     if (  !PvNode
1172         && ttHit
1173         && tte->depth() >= ttDepth
1174         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1175         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() &  BOUND_LOWER)
1176                             : (tte->bound() &  BOUND_UPPER)))
1177         return ttValue;
1178
1179     // Evaluate the position statically
1180     if (InCheck)
1181     {
1182         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1183         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1184     }
1185     else
1186     {
1187         if (ttHit)
1188         {
1189             // Never assume anything on values stored in TT
1190             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1191                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1192
1193             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1194             if (   ttValue != VALUE_NONE
1195                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1196                 bestValue = ttValue;
1197         }
1198         else
1199             ss->staticEval = bestValue =
1200             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1201                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
1202
1203         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1204         if (bestValue >= beta)
1205         {
1206             if (!ttHit)
1207                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER,
1208                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval, TT.generation());
1209
1210             return bestValue;
1211         }
1212
1213         if (PvNode && bestValue > alpha)
1214             alpha = bestValue;
1215
1216         futilityBase = bestValue + 128;
1217     }
1218
1219     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1220     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1221     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1222     // be generated.
1223     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &pos.this_thread()->mainHistory, &pos.this_thread()->captureHistory, to_sq((ss-1)->currentMove));
1224
1225     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1226     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1227     {
1228       assert(is_ok(move));
1229
1230       givesCheck =  type_of(move) == NORMAL && !pos.discovered_check_candidates()
1231                   ? pos.check_squares(type_of(pos.moved_piece(move))) & to_sq(move)
1232                   : pos.gives_check(move);
1233
1234       moveCount++;
1235
1236       // Futility pruning
1237       if (   !InCheck
1238           && !givesCheck
1239           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1240           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1241       {
1242           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1243
1244           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1245
1246           if (futilityValue <= alpha)
1247           {
1248               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1249               continue;
1250           }
1251
1252           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1253           {
1254               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1255               continue;
1256           }
1257       }
1258
1259       // Detect non-capture evasions that are candidates to be pruned
1260       evasionPrunable =    InCheck
1261                        &&  (depth != DEPTH_ZERO || moveCount > 2)
1262                        &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY
1263                        && !pos.capture(move);
1264
1265       // Don't search moves with negative SEE values
1266       if (  (!InCheck || evasionPrunable)
1267           &&  !pos.see_ge(move))
1268           continue;
1269
1270       // Speculative prefetch as early as possible
1271       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1272
1273       // Check for legality just before making the move
1274       if (!pos.legal(move))
1275       {
1276           moveCount--;
1277           continue;
1278       }
1279
1280       ss->currentMove = move;
1281
1282       // Make and search the move
1283       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1284       value = givesCheck ? -qsearch<NT,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY)
1285                          : -qsearch<NT, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY);
1286       pos.undo_move(move);
1287
1288       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1289
1290       // Check for a new best move
1291       if (value > bestValue)
1292       {
1293           bestValue = value;
1294
1295           if (value > alpha)
1296           {
1297               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1298                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1299
1300               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1301               {
1302                   alpha = value;
1303                   bestMove = move;
1304               }
1305               else // Fail high
1306               {
1307                   tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_LOWER,
1308                             ttDepth, move, ss->staticEval, TT.generation());
1309
1310                   return value;
1311               }
1312           }
1313        }
1314     }
1315
1316     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1317     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1318     if (InCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1319         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1320
1321     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1322               PvNode && bestValue > oldAlpha ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1323               ttDepth, bestMove, ss->staticEval, TT.generation());
1324
1325     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1326
1327     return bestValue;
1328   }
1329
1330
1331   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1332   // "plies to mate from the current position". Non-mate scores are unchanged.
1333   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1334
1335   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1336
1337     assert(v != VALUE_NONE);
1338
1339     return  v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1340           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1341   }
1342
1343
1344   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score
1345   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated
1346   // from current position) to "plies to mate/be mated from the root".
1347
1348   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1349
1350     return  v == VALUE_NONE             ? VALUE_NONE
1351           : v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v - ply
1352           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v + ply : v;
1353   }
1354
1355
1356   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1357
1358   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1359
1360     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1361         *pv++ = *childPv++;
1362     *pv = MOVE_NONE;
1363   }
1364
1365
1366   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1367   // by moves at ply -1, -2, and -4 with current move.
1368
1369   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1370
1371     for (int i : {1, 2, 4})
1372         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1373             (ss-i)->contHistory->update(pc, to, bonus);
1374   }
1375
1376
1377   // update_capture_stats() updates move sorting heuristics when a new capture best move is found
1378
1379   void update_capture_stats(const Position& pos, Move move,
1380                             Move* captures, int captureCnt, int bonus) {
1381
1382       CapturePieceToHistory& captureHistory =  pos.this_thread()->captureHistory;
1383       Piece moved_piece = pos.moved_piece(move);
1384       PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(move)));
1385       captureHistory.update(moved_piece, to_sq(move), captured, bonus);
1386
1387       // Decrease all the other played capture moves
1388       for (int i = 0; i < captureCnt; ++i)
1389       {
1390           moved_piece = pos.moved_piece(captures[i]);
1391           captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(captures[i])));
1392           captureHistory.update(moved_piece, to_sq(captures[i]), captured, -bonus);
1393       }
1394   }
1395
1396
1397   // update_stats() updates move sorting heuristics when a new quiet best move is found
1398
1399   void update_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move,
1400                     Move* quiets, int quietsCnt, int bonus) {
1401
1402     if (ss->killers[0] != move)
1403     {
1404         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1405         ss->killers[0] = move;
1406     }
1407
1408     Color c = pos.side_to_move();
1409     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1410     thisThread->mainHistory.update(c, move, bonus);
1411     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1412
1413     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1414     {
1415         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1416         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1417     }
1418
1419     // Decrease all the other played quiet moves
1420     for (int i = 0; i < quietsCnt; ++i)
1421     {
1422         thisThread->mainHistory.update(c, quiets[i], -bonus);
1423         update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quiets[i]), to_sq(quiets[i]), -bonus);
1424     }
1425   }
1426
1427   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1428   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1429
1430   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1431
1432     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1433     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1434
1435     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1436     Value topScore = rootMoves[0].score;
1437     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1438     int weakness = 120 - 2 * level;
1439     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1440
1441     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1442     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1443     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1444     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1445     {
1446         // This is our magic formula
1447         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1448                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1449
1450         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1451         {
1452             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1453             best = rootMoves[i].pv[0];
1454         }
1455     }
1456
1457     return best;
1458   }
1459
1460 } // namespace
1461
1462   // check_time() is used to print debug info and, more importantly, to detect
1463   // when we are out of available time and thus stop the search.
1464
1465   void MainThread::check_time() {
1466
1467     if (--callsCnt > 0)
1468         return;
1469
1470     // At low node count increase the checking rate to about 0.1% of nodes
1471     // otherwise use a default value.
1472     callsCnt = Limits.nodes ? std::min(4096, int(Limits.nodes / 1024)) : 4096;
1473
1474     static TimePoint lastInfoTime = now();
1475
1476     int elapsed = Time.elapsed();
1477     TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1478
1479     if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1480     {
1481         lastInfoTime = tick;
1482         dbg_print();
1483     }
1484
1485     // An engine may not stop pondering until told so by the GUI
1486     if (Threads.ponder)
1487         return;
1488
1489     if (   (Limits.use_time_management() && elapsed > Time.maximum() - 10)
1490         || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1491         || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1492             Threads.stop = true;
1493   }
1494
1495
1496 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1497 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1498
1499 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1500
1501   std::stringstream ss;
1502   int elapsed = Time.elapsed() + 1;
1503   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1504   size_t PVIdx = pos.this_thread()->PVIdx;
1505   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1506   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1507   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1508
1509   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1510   {
1511       bool updated = (i <= PVIdx && rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE);
1512
1513       if (depth == ONE_PLY && !updated)
1514           continue;
1515
1516       Depth d = updated ? depth : depth - ONE_PLY;
1517       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1518
1519       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE - MAX_PLY;
1520       v = tb ? TB::Score : v;
1521
1522       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1523           ss << "\n";
1524
1525       ss << "info"
1526          << " depth "    << d / ONE_PLY
1527          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1528          << " multipv "  << i + 1
1529          << " score "    << UCI::value(v);
1530
1531       if (!tb && i == PVIdx)
1532           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1533
1534       ss << " nodes "    << nodesSearched
1535          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1536
1537       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1538           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1539
1540       ss << " tbhits "   << tbHits
1541          << " time "     << elapsed
1542          << " pv";
1543
1544       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1545           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1546   }
1547
1548   return ss.str();
1549 }
1550
1551
1552 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1553 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1554 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1555 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1556
1557 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1558
1559     StateInfo st;
1560     bool ttHit;
1561
1562     assert(pv.size() == 1);
1563
1564     if (!pv[0])
1565         return false;
1566
1567     pos.do_move(pv[0], st);
1568     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1569
1570     if (ttHit)
1571     {
1572         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1573         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1574             pv.push_back(m);
1575     }
1576
1577     pos.undo_move(pv[0]);
1578     return pv.size() > 1;
1579 }
1580
1581 void Tablebases::filter_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1582
1583     RootInTB = false;
1584     UseRule50 = Options["Syzygy50MoveRule"];
1585     ProbeDepth = Options["SyzygyProbeDepth"] * ONE_PLY;
1586     Cardinality = Options["SyzygyProbeLimit"];
1587
1588     // Skip TB probing when no TB found: !TBLargest -> !TB::Cardinality
1589     if (Cardinality > MaxCardinality)
1590     {
1591         Cardinality = MaxCardinality;
1592         ProbeDepth = DEPTH_ZERO;
1593     }
1594
1595     if (Cardinality < popcount(pos.pieces()) || pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1596         return;
1597
1598     // Don't filter any moves if the user requested analysis on multiple
1599     if (Options["MultiPV"] != 1)
1600         return;
1601
1602     // If the current root position is in the tablebases, then RootMoves
1603     // contains only moves that preserve the draw or the win.
1604     RootInTB = root_probe(pos, rootMoves, TB::Score);
1605
1606     if (RootInTB)
1607         Cardinality = 0; // Do not probe tablebases during the search
1608
1609     else // If DTZ tables are missing, use WDL tables as a fallback
1610     {
1611         // Filter out moves that do not preserve the draw or the win.
1612         RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves, TB::Score);
1613
1614         // Only probe during search if winning
1615         if (RootInTB && TB::Score <= VALUE_DRAW)
1616             Cardinality = 0;
1617     }
1618
1619     if (RootInTB && !UseRule50)
1620         TB::Score =  TB::Score > VALUE_DRAW ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - 1
1621                    : TB::Score < VALUE_DRAW ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + 1
1622                                             :  VALUE_DRAW;
1623
1624     // Since root_probe() and root_probe_wdl() dirty the root move scores,
1625     // we reset them to -VALUE_INFINITE
1626     for (RootMove& rm : rootMoves)
1627         rm.score = -VALUE_INFINITE;
1628 }