]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Standardize Comments
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2023 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
4
5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
8   (at your option) any later version.
9
10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13   GNU General Public License for more details.
14
15   You should have received a copy of the GNU General Public License
16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 */
18
19 #include "search.h"
20
21 #include <algorithm>
22 #include <array>
23 #include <atomic>
24 #include <cassert>
25 #include <cmath>
26 #include <cstdlib>
27 #include <cstring>
28 #include <initializer_list>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31 #include <string>
32 #include <utility>
33
34 #include "bitboard.h"
35 #include "evaluate.h"
36 #include "misc.h"
37 #include "movegen.h"
38 #include "movepick.h"
39 #include "nnue/evaluate_nnue.h"
40 #include "nnue/nnue_common.h"
41 #include "position.h"
42 #include "syzygy/tbprobe.h"
43 #include "thread.h"
44 #include "timeman.h"
45 #include "tt.h"
46 #include "uci.h"
47
48 namespace Stockfish {
49
50 namespace Search {
51
52   LimitsType Limits;
53 }
54
55 namespace Tablebases {
56
57   int Cardinality;
58   bool RootInTB;
59   bool UseRule50;
60   Depth ProbeDepth;
61 }
62
63 namespace TB = Tablebases;
64
65 using std::string;
66 using Eval::evaluate;
67 using namespace Search;
68
69 namespace {
70
71   // Different node types, used as a template parameter
72   enum NodeType { NonPV, PV, Root };
73
74   // Futility margin
75   Value futility_margin(Depth d, bool noTtCutNode, bool improving) {
76     return Value((126 - 42 * noTtCutNode) * (d - improving));
77   }
78
79   // Reductions lookup table initialized at startup
80   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
81
82   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn, Value delta, Value rootDelta) {
83     int reductionScale = Reductions[d] * Reductions[mn];
84     return  (reductionScale + 1560 - int(delta) * 945 / int(rootDelta)) / 1024
85           + (!i && reductionScale > 791);
86   }
87
88   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
89     return improving ? (3 + depth * depth)
90                      : (3 + depth * depth) / 2;
91   }
92
93   // History and stats update bonus, based on depth
94   int stat_bonus(Depth d) {
95     return std::min(334 * d - 531, 1538);
96   }
97
98   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3-fold blindness
99   Value value_draw(const Thread* thisThread) {
100     return VALUE_DRAW - 1 + Value(thisThread->nodes & 0x2);
101   }
102
103   // Skill structure is used to implement strength limit. If we have a UCI_Elo,
104   // we convert it to an appropriate skill level, anchored to the Stash engine.
105   // This method is based on a fit of the Elo results for games played between
106   // Stockfish at various skill levels and various versions of the Stash engine.
107   // Skill 0 .. 19 now covers CCRL Blitz Elo from 1320 to 3190, approximately
108   // Reference: https://github.com/vondele/Stockfish/commit/a08b8d4e9711c2
109   struct Skill {
110     Skill(int skill_level, int uci_elo) {
111         if (uci_elo)
112         {
113             double e = double(uci_elo - 1320) / (3190 - 1320);
114             level = std::clamp((((37.2473 * e - 40.8525) * e + 22.2943) * e - 0.311438), 0.0, 19.0);
115         }
116         else
117             level = double(skill_level);
118     }
119     bool enabled() const { return level < 20.0; }
120     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + int(level); }
121     Move pick_best(size_t multiPV);
122
123     double level;
124     Move best = MOVE_NONE;
125   };
126
127   template <NodeType nodeType>
128   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
129
130   template <NodeType nodeType>
131   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
132
133   Value value_to_tt(Value v, int ply);
134   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
135   void update_pv(Move* pv, Move move, const Move* childPv);
136   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
137   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus);
138   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
139                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
140
141   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
142   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
143   template<bool Root>
144   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
145
146     StateInfo st;
147     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
148
149     uint64_t cnt, nodes = 0;
150     const bool leaf = (depth == 2);
151
152     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
153     {
154         if (Root && depth <= 1)
155             cnt = 1, nodes++;
156         else
157         {
158             pos.do_move(m, st);
159             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
160             nodes += cnt;
161             pos.undo_move(m);
162         }
163         if (Root)
164             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
165     }
166     return nodes;
167   }
168
169 } // namespace
170
171
172 // Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
173
174 void Search::init() {
175
176   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
177       Reductions[i] = int((20.37 + std::log(Threads.size()) / 2) * std::log(i));
178 }
179
180
181 // Search::clear() resets search state to its initial value
182
183 void Search::clear() {
184
185   Threads.main()->wait_for_search_finished();
186
187   Time.availableNodes = 0;
188   TT.clear();
189   Threads.clear();
190   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
191 }
192
193
194 // MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
195 // command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
196
197 void MainThread::search() {
198
199   if (Limits.perft)
200   {
201       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
202       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
203       return;
204   }
205
206   Color us = rootPos.side_to_move();
207   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
208   TT.new_search();
209
210   Eval::NNUE::verify();
211
212   if (rootMoves.empty())
213   {
214       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
215       sync_cout << "info depth 0 score "
216                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
217                 << sync_endl;
218   }
219   else
220   {
221       Threads.start_searching(); // start non-main threads
222       Thread::search();          // main thread start searching
223   }
224
225   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
226   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
227   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
228   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
229   // until the GUI sends one of those commands.
230
231   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
232   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
233
234   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
235   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
236   Threads.stop = true;
237
238   // Wait until all threads have finished
239   Threads.wait_for_search_finished();
240
241   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
242   // the available ones before exiting.
243   if (Limits.npmsec)
244       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
245
246   Thread* bestThread = this;
247   Skill skill = Skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
248
249   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
250       && !Limits.depth
251       && !skill.enabled()
252       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
253       bestThread = Threads.get_best_thread();
254
255   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
256   bestPreviousAverageScore = bestThread->rootMoves[0].averageScore;
257
258   // Send again PV info if we have a new best thread
259   if (bestThread != this)
260       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth) << sync_endl;
261
262   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
263
264   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
265       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
266
267   std::cout << sync_endl;
268 }
269
270
271 // Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
272 // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
273 // consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
274
275 void Thread::search() {
276
277   // Allocate stack with extra size to allow access from (ss-7) to (ss+2):
278   // (ss-7) is needed for update_continuation_histories(ss-1) which accesses (ss-6),
279   // (ss+2) is needed for initialization of statScore and killers.
280   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
281   Move  pv[MAX_PLY+1];
282   Value alpha, beta, delta;
283   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
284   Depth lastBestMoveDepth = 0;
285   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
286   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
287   Color us = rootPos.side_to_move();
288   int iterIdx = 0;
289
290   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
291   for (int i = 7; i > 0; --i)
292   {
293       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
294       (ss-i)->staticEval = VALUE_NONE;
295   }
296
297   for (int i = 0; i <= MAX_PLY + 2; ++i)
298       (ss+i)->ply = i;
299
300   ss->pv = pv;
301
302   bestValue = -VALUE_INFINITE;
303
304   if (mainThread)
305   {
306       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
307           for (int i = 0; i < 4; ++i)
308               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
309       else
310           for (int i = 0; i < 4; ++i)
311               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
312   }
313
314   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
315   Skill skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
316
317   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
318   // use behind-the-scenes to retrieve a set of possible moves.
319   if (skill.enabled())
320       multiPV = std::max(multiPV, size_t(4));
321
322   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
323
324   int searchAgainCounter = 0;
325
326   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
327   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
328          && !Threads.stop
329          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
330   {
331       // Age out PV variability metric
332       if (mainThread)
333           totBestMoveChanges /= 2;
334
335       // Save the last iteration's scores before the first PV line is searched and
336       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
337       for (RootMove& rm : rootMoves)
338           rm.previousScore = rm.score;
339
340       size_t pvFirst = 0;
341       pvLast = 0;
342
343       if (!Threads.increaseDepth)
344           searchAgainCounter++;
345
346       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
347       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
348       {
349           if (pvIdx == pvLast)
350           {
351               pvFirst = pvLast;
352               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
353                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
354                       break;
355           }
356
357           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
358           selDepth = 0;
359
360           // Reset aspiration window starting size
361           Value prev = rootMoves[pvIdx].averageScore;
362           delta = Value(10) + int(prev) * prev / 17470;
363           alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
364           beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
365
366           // Adjust optimism based on root move's previousScore (~4 Elo)
367           int opt = 113 * prev / (std::abs(prev) + 109);
368           optimism[ us] = Value(opt);
369           optimism[~us] = -optimism[us];
370
371           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
372           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
373           // high/low anymore.
374           int failedHighCnt = 0;
375           while (true)
376           {
377               // Adjust the effective depth searched, but ensure at least one effective increment for every
378               // four searchAgain steps (see issue #2717).
379               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - 3 * (searchAgainCounter + 1) / 4);
380               bestValue = Stockfish::search<Root>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
381
382               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
383               // is done with a stable algorithm because all the values but the
384               // first and eventually the new best one is set to -VALUE_INFINITE
385               // and we want to keep the same order for all the moves except the
386               // new PV that goes to the front. Note that in the case of MultiPV
387               // search the already searched PV lines are preserved.
388               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
389
390               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
391               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
392               // the previous iteration.
393               if (Threads.stop)
394                   break;
395
396               // When failing high/low give some update (without cluttering
397               // the UI) before a re-search.
398               if (   mainThread
399                   && multiPV == 1
400                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
401                   && Time.elapsed() > 3000)
402                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth) << sync_endl;
403
404               // In case of failing low/high increase aspiration window and
405               // re-search, otherwise exit the loop.
406               if (bestValue <= alpha)
407               {
408                   beta = (alpha + beta) / 2;
409                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
410
411                   failedHighCnt = 0;
412                   if (mainThread)
413                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
414               }
415               else if (bestValue >= beta)
416               {
417                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
418                   ++failedHighCnt;
419               }
420               else
421                   break;
422
423               delta += delta / 3;
424
425               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
426           }
427
428           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
429           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
430
431           if (    mainThread
432               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
433               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth) << sync_endl;
434       }
435
436       if (!Threads.stop)
437           completedDepth = rootDepth;
438
439       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove)
440       {
441           lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
442           lastBestMoveDepth = rootDepth;
443       }
444
445       // Have we found a "mate in x"?
446       if (   Limits.mate
447           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
448           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
449           Threads.stop = true;
450
451       if (!mainThread)
452           continue;
453
454       // If the skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
455       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
456           skill.pick_best(multiPV);
457
458       // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
459       for (Thread* th : Threads)
460       {
461           totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
462           th->bestMoveChanges = 0;
463       }
464
465       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
466       if (    Limits.use_time_management()
467           && !Threads.stop
468           && !mainThread->stopOnPonderhit)
469       {
470           double fallingEval = (69 + 13 * (mainThread->bestPreviousAverageScore - bestValue)
471                                     +  6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 619.6;
472           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
473
474           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
475           timeReduction = lastBestMoveDepth + 8 < completedDepth ? 1.57 : 0.65;
476           double reduction = (1.4 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.08 * timeReduction);
477           double bestMoveInstability = 1 + 1.8 * totBestMoveChanges / Threads.size();
478
479           double totalTime = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
480
481           // Cap used time in case of a single legal move for a better viewer experience
482           if (rootMoves.size() == 1)
483               totalTime = std::min(500.0, totalTime);
484
485           // Stop the search if we have exceeded the totalTime
486           if (Time.elapsed() > totalTime)
487           {
488               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
489               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
490               if (mainThread->ponder)
491                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
492               else
493                   Threads.stop = true;
494           }
495           else if (   !mainThread->ponder
496                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.50)
497               Threads.increaseDepth = false;
498           else
499               Threads.increaseDepth = true;
500       }
501
502       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
503       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
504   }
505
506   if (!mainThread)
507       return;
508
509   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
510
511   // If the skill level is enabled, swap the best PV line with the sub-optimal one
512   if (skill.enabled())
513       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
514                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
515 }
516
517
518 namespace {
519
520   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
521
522   template <NodeType nodeType>
523   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
524
525     constexpr bool PvNode = nodeType != NonPV;
526     constexpr bool rootNode = nodeType == Root;
527
528     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
529     if (depth <= 0)
530         return qsearch<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta);
531
532     // Check if we have an upcoming move that draws by repetition, or
533     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
534     if (   !rootNode
535         && alpha < VALUE_DRAW
536         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
537     {
538         alpha = value_draw(pos.this_thread());
539         if (alpha >= beta)
540             return alpha;
541     }
542
543     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
544     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
545     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
546     assert(!(PvNode && cutNode));
547
548     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[32];
549     StateInfo st;
550     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
551
552     TTEntry* tte;
553     Key posKey;
554     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
555     Depth extension, newDepth;
556     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
557     bool givesCheck, improving, priorCapture, singularQuietLMR;
558     bool capture, moveCountPruning, ttCapture;
559     Piece movedPiece;
560     int moveCount, captureCount, quietCount;
561
562     // Step 1. Initialize node
563     Thread* thisThread = pos.this_thread();
564     ss->inCheck        = pos.checkers();
565     priorCapture       = pos.captured_piece();
566     Color us           = pos.side_to_move();
567     moveCount          = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
568     bestValue          = -VALUE_INFINITE;
569     maxValue           = VALUE_INFINITE;
570
571     // Check for the available remaining time
572     if (thisThread == Threads.main())
573         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
574
575     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
576     if (   PvNode
577         && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
578         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
579
580     if (!rootNode)
581     {
582         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
583         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
584             || pos.is_draw(ss->ply)
585             || ss->ply >= MAX_PLY)
586             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
587                                                         : value_draw(pos.this_thread());
588
589         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
590         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
591         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
592         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
593         // signs apply also in the opposite condition of being mated instead of giving
594         // mate. In this case, return a fail-high score.
595         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
596         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
597         if (alpha >= beta)
598             return alpha;
599     }
600     else
601         thisThread->rootDelta = beta - alpha;
602
603     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
604
605     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
606     (ss+2)->killers[0]   = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
607     (ss+2)->cutoffCnt    = 0;
608     ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions;
609     Square prevSq        = is_ok((ss-1)->currentMove) ? to_sq((ss-1)->currentMove) : SQ_NONE;
610     ss->statScore        = 0;
611
612     // Step 4. Transposition table lookup.
613     excludedMove = ss->excludedMove;
614     posKey = pos.key();
615     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
616     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
617     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
618             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
619     ttCapture = ttMove && pos.capture_stage(ttMove);
620
621     // At this point, if excluded, skip straight to step 6, static eval. However,
622     // to save indentation, we list the condition in all code between here and there.
623     if (!excludedMove)
624         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
625
626     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
627     if (  !PvNode
628         && !excludedMove
629         && tte->depth() > depth
630         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race or if !ttHit
631         && (tte->bound() & (ttValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
632     {
633         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit (~2 Elo)
634         if (ttMove)
635         {
636             if (ttValue >= beta)
637             {
638                 // Bonus for a quiet ttMove that fails high (~2 Elo)
639                 if (!ttCapture)
640                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth));
641
642                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply (~0 Elo on STC, ~2 Elo on LTC)
643                 if (   prevSq != SQ_NONE
644                     && (ss-1)->moveCount <= 2
645                     && !priorCapture)
646                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
647             }
648             // Penalty for a quiet ttMove that fails low (~1 Elo)
649             else if (!ttCapture)
650             {
651                 int penalty = -stat_bonus(depth);
652                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
653                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
654             }
655         }
656
657         // Partial workaround for the graph history interaction problem
658         // For high rule50 counts don't produce transposition table cutoffs.
659         if (pos.rule50_count() < 90)
660             return ttValue;
661     }
662
663     // Step 5. Tablebases probe
664     if (!rootNode && !excludedMove && TB::Cardinality)
665     {
666         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
667
668         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
669             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
670             &&  pos.rule50_count() == 0
671             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
672         {
673             TB::ProbeState err;
674             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
675
676             // Force check of time on the next occasion
677             if (thisThread == Threads.main())
678                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
679
680             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
681             {
682                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
683
684                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
685
686                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
687                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
688                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
689                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
690
691                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
692                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
693
694                 if (    b == BOUND_EXACT
695                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
696                 {
697                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
698                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
699                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
700
701                     return value;
702                 }
703
704                 if (PvNode)
705                 {
706                     if (b == BOUND_LOWER)
707                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
708                     else
709                         maxValue = value;
710                 }
711             }
712         }
713     }
714
715     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
716
717     // Step 6. Static evaluation of the position
718     if (ss->inCheck)
719     {
720         // Skip early pruning when in check
721         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
722         improving = false;
723         goto moves_loop;
724     }
725     else if (excludedMove)
726     {
727         // Providing the hint that this node's accumulator will be used often brings significant Elo gain (~13 Elo)
728         Eval::NNUE::hint_common_parent_position(pos);
729         eval = ss->staticEval;
730     }
731     else if (ss->ttHit)
732     {
733         // Never assume anything about values stored in TT
734         ss->staticEval = eval = tte->eval();
735         if (eval == VALUE_NONE)
736             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
737         else if (PvNode)
738             Eval::NNUE::hint_common_parent_position(pos);
739
740         // ttValue can be used as a better position evaluation (~7 Elo)
741         if (    ttValue != VALUE_NONE
742             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
743             eval = ttValue;
744     }
745     else
746     {
747         ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
748         // Save static evaluation into the transposition table
749         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
750     }
751
752     // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering (~4 Elo)
753     if (   is_ok((ss-1)->currentMove)
754         && !(ss-1)->inCheck
755         && !priorCapture)
756     {
757         int bonus = std::clamp(-18 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval), -1812, 1812);
758         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << bonus;
759     }
760
761     // Set up the improving flag, which is true if current static evaluation is
762     // bigger than the previous static evaluation at our turn (if we were in
763     // check at our previous move we look at static evaluation at move prior to it
764     // and if we were in check at move prior to it flag is set to true) and is
765     // false otherwise. The improving flag is used in various pruning heuristics.
766     improving =   (ss-2)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval > (ss-2)->staticEval
767                 : (ss-4)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval > (ss-4)->staticEval
768                 : true;
769
770     // Step 7. Razoring (~1 Elo)
771     // If eval is really low check with qsearch if it can exceed alpha, if it can't,
772     // return a fail low.
773     // Adjust razor margin according to cutoffCnt. (~1 Elo)
774     if (eval < alpha - 492 - (257 - 200 * ((ss+1)->cutoffCnt > 3)) * depth * depth)
775     {
776         value = qsearch<NonPV>(pos, ss, alpha - 1, alpha);
777         if (value < alpha)
778             return value;
779     }
780
781     // Step 8. Futility pruning: child node (~40 Elo)
782     // The depth condition is important for mate finding.
783     if (   !ss->ttPv
784         &&  depth < 9
785         &&  eval - futility_margin(depth, cutNode && !ss->ttHit, improving) - (ss-1)->statScore / 321 >= beta
786         &&  eval >= beta
787         &&  eval < 29462 // smaller than TB wins
788         && !(  !ttCapture
789              && ttMove
790              && thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] < 989))
791         return eval;
792
793     // Step 9. Null move search with verification search (~35 Elo)
794     if (   !PvNode
795         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
796         && (ss-1)->statScore < 17257
797         &&  eval >= beta
798         &&  eval >= ss->staticEval
799         &&  ss->staticEval >= beta - 24 * depth + 281
800         && !excludedMove
801         &&  pos.non_pawn_material(us)
802         &&  ss->ply >= thisThread->nmpMinPly
803         &&  beta > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
804     {
805         assert(eval - beta >= 0);
806
807         // Null move dynamic reduction based on depth and eval
808         Depth R = std::min(int(eval - beta) / 152, 6) + depth / 3 + 4;
809
810         ss->currentMove = MOVE_NULL;
811         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
812
813         pos.do_null_move(st);
814
815         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
816
817         pos.undo_null_move();
818
819         // Do not return unproven mate or TB scores
820         if (nullValue >= beta && nullValue < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
821         {
822             if (thisThread->nmpMinPly || depth < 14)
823                 return nullValue;
824
825             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
826
827             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
828             // until ply exceeds nmpMinPly.
829             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
830
831             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
832
833             thisThread->nmpMinPly = 0;
834
835             if (v >= beta)
836                 return nullValue;
837         }
838     }
839
840     // Step 10. If the position doesn't have a ttMove, decrease depth by 2
841     // (or by 4 if the TT entry for the current position was hit and the stored depth is greater than or equal to the current depth).
842     // Use qsearch if depth is equal or below zero (~9 Elo)
843     if (    PvNode
844         && !ttMove)
845         depth -= 2 + 2 * (ss->ttHit && tte->depth() >= depth);
846
847     if (depth <= 0)
848         return qsearch<PV>(pos, ss, alpha, beta);
849
850     if (    cutNode
851         &&  depth >= 8
852         && !ttMove)
853         depth -= 2;
854
855     probCutBeta = beta + 168 - 70 * improving;
856
857     // Step 11. ProbCut (~10 Elo)
858     // If we have a good enough capture (or queen promotion) and a reduced search returns a value
859     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
860     if (   !PvNode
861         &&  depth > 3
862         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
863         // If value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
864         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
865         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
866         // So effective depth is equal to depth - 3
867         && !(   tte->depth() >= depth - 3
868              && ttValue != VALUE_NONE
869              && ttValue < probCutBeta))
870     {
871         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
872
873         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
874
875         while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
876             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
877             {
878                 assert(pos.capture_stage(move));
879
880                 ss->currentMove = move;
881                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
882                                                                           [true]
883                                                                           [pos.moved_piece(move)]
884                                                                           [to_sq(move)];
885
886                 pos.do_move(move, st);
887
888                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
889                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
890
891                 // If the qsearch held, perform the regular search
892                 if (value >= probCutBeta)
893                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
894
895                 pos.undo_move(move);
896
897                 if (value >= probCutBeta)
898                 {
899                     // Save ProbCut data into transposition table
900                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, BOUND_LOWER, depth - 3, move, ss->staticEval);
901                     return value;
902                 }
903             }
904
905         Eval::NNUE::hint_common_parent_position(pos);
906     }
907
908 moves_loop: // When in check, search starts here
909
910     // Step 12. A small Probcut idea, when we are in check (~4 Elo)
911     probCutBeta = beta + 416;
912     if (   ss->inCheck
913         && !PvNode
914         && ttCapture
915         && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
916         && tte->depth() >= depth - 4
917         && ttValue >= probCutBeta
918         && abs(ttValue) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
919         && abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
920         return probCutBeta;
921
922     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
923                                          (ss-3)->continuationHistory, (ss-4)->continuationHistory,
924                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
925
926     Move countermove = prevSq != SQ_NONE ? thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] : MOVE_NONE;
927
928     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
929                                       &captureHistory,
930                                       contHist,
931                                       countermove,
932                                       ss->killers);
933
934     value = bestValue;
935     moveCountPruning = singularQuietLMR = false;
936
937     // Indicate PvNodes that will probably fail low if the node was searched
938     // at a depth equal to or greater than the current depth, and the result
939     // of this search was a fail low.
940     bool likelyFailLow =    PvNode
941                          && ttMove
942                          && (tte->bound() & BOUND_UPPER)
943                          && tte->depth() >= depth;
944
945     // Step 13. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
946     // or a beta cutoff occurs.
947     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
948     {
949       assert(is_ok(move));
950
951       if (move == excludedMove)
952           continue;
953
954       // Check for legality
955       if (!pos.legal(move))
956           continue;
957
958       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
959       // Move List. In MultiPV mode we also skip PV moves that have been already
960       // searched and those of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
961       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
962                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
963           continue;
964
965       ss->moveCount = ++moveCount;
966
967       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
968           sync_cout << "info depth " << depth
969                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
970                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
971       if (PvNode)
972           (ss+1)->pv = nullptr;
973
974       extension = 0;
975       capture = pos.capture_stage(move);
976       movedPiece = pos.moved_piece(move);
977       givesCheck = pos.gives_check(move);
978
979       // Calculate new depth for this move
980       newDepth = depth - 1;
981
982       Value delta = beta - alpha;
983
984       Depth r = reduction(improving, depth, moveCount, delta, thisThread->rootDelta);
985
986       // Step 14. Pruning at shallow depth (~120 Elo).
987       // Depth conditions are important for mate finding.
988       if (  !rootNode
989           && pos.non_pawn_material(us)
990           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
991       {
992           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold (~8 Elo)
993           if (!moveCountPruning)
994               moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
995
996           // Reduced depth of the next LMR search
997           int lmrDepth = newDepth - r;
998
999           if (   capture
1000               || givesCheck)
1001           {
1002               // Futility pruning for captures (~2 Elo)
1003               if (   !givesCheck
1004                   && lmrDepth < 7
1005                   && !ss->inCheck
1006                   && ss->staticEval + 188 + 206 * lmrDepth + PieceValue[pos.piece_on(to_sq(move))]
1007                    + captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] / 7 < alpha)
1008                   continue;
1009
1010               // SEE based pruning for captures and checks (~11 Elo)
1011               if (!pos.see_ge(move, Value(-185) * depth))
1012                   continue;
1013           }
1014           else
1015           {
1016               int history =   (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1017                             + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1018                             + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)];
1019
1020               // Continuation history based pruning (~2 Elo)
1021               if (   lmrDepth < 6
1022                   && history < -3232 * depth)
1023                   continue;
1024
1025               history += 2 * thisThread->mainHistory[us][from_to(move)];
1026
1027               lmrDepth += history / 5793;
1028               lmrDepth = std::max(lmrDepth, -2);
1029
1030               // Futility pruning: parent node (~13 Elo)
1031               if (   !ss->inCheck
1032                   && lmrDepth < 13
1033                   && ss->staticEval + 115 + 122 * lmrDepth <= alpha)
1034                   continue;
1035
1036               lmrDepth = std::max(lmrDepth, 0);
1037
1038               // Prune moves with negative SEE (~4 Elo)
1039               if (!pos.see_ge(move, Value(-27 * lmrDepth * lmrDepth)))
1040                   continue;
1041           }
1042       }
1043
1044       // Step 15. Extensions (~100 Elo)
1045       // We take care to not overdo to avoid search getting stuck.
1046       if (ss->ply < thisThread->rootDepth * 2)
1047       {
1048           // Singular extension search (~94 Elo). If all moves but one fail low on a
1049           // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1050           // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1051           // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the result
1052           // is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove. Note
1053           // that depth margin and singularBeta margin are known for having non-linear
1054           // scaling. Their values are optimized to time controls of 180+1.8 and longer
1055           // so changing them requires tests at this type of time controls.
1056           if (   !rootNode
1057               &&  depth >= 4 - (thisThread->completedDepth > 24) + 2 * (PvNode && tte->is_pv())
1058               &&  move == ttMove
1059               && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1060               &&  abs(ttValue) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
1061               && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1062               &&  tte->depth() >= depth - 3)
1063           {
1064               Value singularBeta = ttValue - (64 + 57 * (ss->ttPv && !PvNode)) * depth / 64;
1065               Depth singularDepth = (depth - 1) / 2;
1066
1067               ss->excludedMove = move;
1068               value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1069               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1070
1071               if (value < singularBeta)
1072               {
1073                   extension = 1;
1074                   singularQuietLMR = !ttCapture;
1075
1076                   // Avoid search explosion by limiting the number of double extensions
1077                   if (  !PvNode
1078                       && value < singularBeta - 18
1079                       && ss->doubleExtensions <= 11)
1080                   {
1081                       extension = 2;
1082                       depth += depth < 15;
1083                   }
1084               }
1085
1086               // Multi-cut pruning
1087               // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a
1088               // reduced search without the ttMove. So we assume this expected cut-node
1089               // is not singular, that multiple moves fail high, and we can prune the
1090               // whole subtree by returning a softbound.
1091               else if (singularBeta >= beta)
1092                   return singularBeta;
1093
1094               // If the eval of ttMove is greater than beta, we reduce it (negative extension) (~7 Elo)
1095               else if (ttValue >= beta)
1096                   extension = -2 - !PvNode;
1097
1098               // If we are on a cutNode, reduce it based on depth (negative extension) (~1 Elo)
1099               else if (cutNode)
1100                   extension = depth < 19 ? -2 : -1;
1101
1102               // If the eval of ttMove is less than value, we reduce it (negative extension) (~1 Elo)
1103               else if (ttValue <= value)
1104                   extension = -1;
1105           }
1106
1107           // Check extensions (~1 Elo)
1108           else if (   givesCheck
1109                    && depth > 9)
1110               extension = 1;
1111
1112           // Quiet ttMove extensions (~1 Elo)
1113           else if (   PvNode
1114                    && move == ttMove
1115                    && move == ss->killers[0]
1116                    && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] >= 4194)
1117               extension = 1;
1118       }
1119
1120       // Add extension to new depth
1121       newDepth += extension;
1122       ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions + (extension == 2);
1123
1124       // Speculative prefetch as early as possible
1125       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1126
1127       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1128       ss->currentMove = move;
1129       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1130                                                                 [capture]
1131                                                                 [movedPiece]
1132                                                                 [to_sq(move)];
1133
1134       // Step 16. Make the move
1135       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1136
1137       // Decrease reduction if position is or has been on the PV (~4 Elo)
1138       if (   ss->ttPv
1139           && !likelyFailLow)
1140           r -= cutNode && tte->depth() >= depth ? 3 : 2;
1141
1142       // Decrease reduction if opponent's move count is high (~1 Elo)
1143       if ((ss-1)->moveCount > 7)
1144           r--;
1145
1146       // Increase reduction for cut nodes (~3 Elo)
1147       if (cutNode)
1148           r += 2;
1149
1150       // Increase reduction if ttMove is a capture (~3 Elo)
1151       if (ttCapture)
1152           r++;
1153
1154       // Decrease reduction for PvNodes (~2 Elo)
1155       if (PvNode)
1156           r--;
1157
1158       // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~1 Elo)
1159       if (singularQuietLMR)
1160           r--;
1161
1162       // Increase reduction on repetition (~1 Elo)
1163       if (   move == (ss-4)->currentMove
1164           && pos.has_repeated())
1165           r += 2;
1166
1167       // Increase reduction if next ply has a lot of fail high (~5 Elo)
1168       if ((ss+1)->cutoffCnt > 3)
1169           r++;
1170
1171       // Decrease reduction for first generated move (ttMove)
1172       else if (move == ttMove)
1173           r--;
1174
1175       ss->statScore =  2 * thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1176                      + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1177                      + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1178                      + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1179                      - 3848;
1180
1181       // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~25 Elo)
1182       r -= ss->statScore / (10216 + 3855 * (depth > 5 && depth < 23));
1183
1184       // Step 17. Late moves reduction / extension (LMR, ~117 Elo)
1185       // We use various heuristics for the sons of a node after the first son has
1186       // been searched. In general, we would like to reduce them, but there are many
1187       // cases where we extend a son if it has good chances to be "interesting".
1188       if (    depth >= 2
1189           &&  moveCount > 1 + (PvNode && ss->ply <= 1)
1190           && (   !ss->ttPv
1191               || !capture
1192               || (cutNode && (ss-1)->moveCount > 1)))
1193       {
1194           // In general we want to cap the LMR depth search at newDepth, but when
1195           // reduction is negative, we allow this move a limited search extension
1196           // beyond the first move depth. This may lead to hidden double extensions.
1197           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth + 1);
1198
1199           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1200
1201           // Do a full-depth search when reduced LMR search fails high
1202           if (   value > alpha
1203               && d < newDepth)
1204           {
1205               // Adjust full-depth search based on LMR results - if the result
1206               // was good enough search deeper, if it was bad enough search shallower.
1207               const bool doDeeperSearch = value > (bestValue + 51 + 10 * (newDepth - d));
1208               const bool doEvenDeeperSearch = value > alpha + 700 && ss->doubleExtensions <= 6;
1209               const bool doShallowerSearch = value < bestValue + newDepth;
1210
1211               ss->doubleExtensions = ss->doubleExtensions + doEvenDeeperSearch;
1212
1213               newDepth += doDeeperSearch - doShallowerSearch + doEvenDeeperSearch;
1214
1215               if (newDepth > d)
1216                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1217
1218               int bonus = value <= alpha ? -stat_bonus(newDepth)
1219                         : value >= beta  ?  stat_bonus(newDepth)
1220                                          :  0;
1221
1222               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1223           }
1224       }
1225
1226       // Step 18. Full-depth search when LMR is skipped
1227       else if (!PvNode || moveCount > 1)
1228       {
1229           // Increase reduction for cut nodes and not ttMove (~1 Elo)
1230           if (   !ttMove
1231               && cutNode)
1232               r += 2;
1233
1234           // Note that if expected reduction is high, we reduce search depth by 1 here
1235           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth - (r > 3), !cutNode);
1236       }
1237
1238       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail high,
1239       // otherwise let the parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1240       if (   PvNode
1241           && (moveCount == 1 || value > alpha))
1242       {
1243           (ss+1)->pv = pv;
1244           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1245
1246           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
1247       }
1248
1249       // Step 19. Undo move
1250       pos.undo_move(move);
1251
1252       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1253
1254       // Step 20. Check for a new best move
1255       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1256       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1257       // updating best move, PV and TT.
1258       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1259           return VALUE_ZERO;
1260
1261       if (rootNode)
1262       {
1263           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1264                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1265
1266           rm.averageScore = rm.averageScore != -VALUE_INFINITE ? (2 * value + rm.averageScore) / 3 : value;
1267
1268           // PV move or new best move?
1269           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1270           {
1271               rm.score =  rm.uciScore = value;
1272               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1273               rm.scoreLowerbound = rm.scoreUpperbound = false;
1274
1275               if (value >= beta)
1276               {
1277                   rm.scoreLowerbound = true;
1278                   rm.uciScore = beta;
1279               }
1280               else if (value <= alpha)
1281               {
1282                   rm.scoreUpperbound = true;
1283                   rm.uciScore = alpha;
1284               }
1285
1286               rm.pv.resize(1);
1287
1288               assert((ss+1)->pv);
1289
1290               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1291                   rm.pv.push_back(*m);
1292
1293               // We record how often the best move has been changed in each iteration.
1294               // This information is used for time management. In MultiPV mode,
1295               // we must take care to only do this for the first PV line.
1296               if (   moveCount > 1
1297                   && !thisThread->pvIdx)
1298                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1299           }
1300           else
1301               // All other moves but the PV, are set to the lowest value: this
1302               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1303               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1304               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1305       }
1306
1307       if (value > bestValue)
1308       {
1309           bestValue = value;
1310
1311           if (value > alpha)
1312           {
1313               bestMove = move;
1314
1315               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1316                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1317
1318               if (value >= beta)
1319               {
1320                   ss->cutoffCnt += 1 + !ttMove;
1321                   assert(value >= beta); // Fail high
1322                   break;
1323               }
1324               else
1325               {
1326                   // Reduce other moves if we have found at least one score improvement (~2 Elo)
1327                   if (   depth > 2
1328                       && depth < 12
1329                       && beta  <  13828
1330                       && value > -11369)
1331                       depth -= 2;
1332
1333                   assert(depth > 0);
1334                   alpha = value; // Update alpha! Always alpha < beta
1335               }
1336           }
1337       }
1338
1339       // If the move is worse than some previously searched move,
1340       // remember it, to update its stats later.
1341       if (move != bestMove && moveCount <= 32)
1342       {
1343           if (capture)
1344               capturesSearched[captureCount++] = move;
1345
1346           else
1347               quietsSearched[quietCount++] = move;
1348       }
1349     }
1350
1351     // Step 21. Check for mate and stalemate
1352     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1353     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1354     // return a fail low score.
1355
1356     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1357
1358     if (!moveCount)
1359         bestValue = excludedMove ? alpha :
1360                     ss->inCheck  ? mated_in(ss->ply)
1361                                  : VALUE_DRAW;
1362
1363     // If there is a move that produces search value greater than alpha we update the stats of searched moves
1364     else if (bestMove)
1365         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1366                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1367
1368     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1369     else if (!priorCapture && prevSq != SQ_NONE)
1370     {
1371         int bonus = (depth > 6) + (PvNode || cutNode) + (bestValue < alpha - 653) + ((ss-1)->moveCount > 11);
1372         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth) * bonus);
1373         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth) * bonus / 2;
1374     }
1375
1376     if (PvNode)
1377         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1378
1379     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1380     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree. (~7 Elo)
1381     if (bestValue <= alpha)
1382         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1383
1384     // Write gathered information in transposition table
1385     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1386         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1387                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1388                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1389                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1390
1391     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1392
1393     return bestValue;
1394   }
1395
1396
1397   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1398   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1399   // (~155 Elo)
1400   template <NodeType nodeType>
1401   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1402
1403     static_assert(nodeType != Root);
1404     constexpr bool PvNode = nodeType == PV;
1405
1406     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1407     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1408     assert(depth <= 0);
1409
1410     // Check if we have an upcoming move that draws by repetition, or
1411     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
1412     if (   alpha < VALUE_DRAW
1413         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
1414     {
1415         alpha = value_draw(pos.this_thread());
1416         if (alpha >= beta)
1417             return alpha;
1418     }
1419
1420     Move pv[MAX_PLY+1];
1421     StateInfo st;
1422     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1423
1424     TTEntry* tte;
1425     Key posKey;
1426     Move ttMove, move, bestMove;
1427     Depth ttDepth;
1428     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase;
1429     bool pvHit, givesCheck, capture;
1430     int moveCount;
1431     Color us = pos.side_to_move();
1432
1433     // Step 1. Initialize node
1434     if (PvNode)
1435     {
1436         (ss+1)->pv = pv;
1437         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1438     }
1439
1440     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1441     bestMove = MOVE_NONE;
1442     ss->inCheck = pos.checkers();
1443     moveCount = 0;
1444
1445     // Step 2. Check for an immediate draw or maximum ply reached
1446     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1447         || ss->ply >= MAX_PLY)
1448         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1449
1450     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1451
1452     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1453     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1454     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1455     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1456                                                       : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1457
1458     // Step 3. Transposition table lookup
1459     posKey = pos.key();
1460     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1461     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1462     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1463     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1464
1465     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
1466     if (  !PvNode
1467         && tte->depth() >= ttDepth
1468         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race or if !ttHit
1469         && (tte->bound() & (ttValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1470         return ttValue;
1471
1472     // Step 4. Static evaluation of the position
1473     if (ss->inCheck)
1474         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1475     else
1476     {
1477         if (ss->ttHit)
1478         {
1479             // Never assume anything about values stored in TT
1480             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1481                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1482
1483             // ttValue can be used as a better position evaluation (~13 Elo)
1484             if (    ttValue != VALUE_NONE
1485                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1486                 bestValue = ttValue;
1487         }
1488         else
1489             // In case of null move search use previous static eval with a different sign
1490             ss->staticEval = bestValue = (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1491                                                                           : -(ss-1)->staticEval;
1492
1493         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1494         if (bestValue >= beta)
1495         {
1496             if (!ss->ttHit)
1497                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1498                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1499
1500             return bestValue;
1501         }
1502
1503         if (bestValue > alpha)
1504             alpha = bestValue;
1505
1506         futilityBase = std::min(ss->staticEval, bestValue) + 200;
1507     }
1508
1509     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1510                                          (ss-3)->continuationHistory, (ss-4)->continuationHistory,
1511                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1512
1513     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1514     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1515     // queen promotions, and other checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1516     // will be generated.
1517     Square prevSq = is_ok((ss-1)->currentMove) ? to_sq((ss-1)->currentMove) : SQ_NONE;
1518     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1519                                       &thisThread->captureHistory,
1520                                       contHist,
1521                                       prevSq);
1522
1523     int quietCheckEvasions = 0;
1524
1525     // Step 5. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
1526     // or a beta cutoff occurs.
1527     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1528     {
1529         assert(is_ok(move));
1530
1531         // Check for legality
1532         if (!pos.legal(move))
1533             continue;
1534
1535         givesCheck = pos.gives_check(move);
1536         capture = pos.capture_stage(move);
1537
1538         moveCount++;
1539
1540         // Step 6. Pruning
1541         if (   bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1542             && pos.non_pawn_material(us))
1543         {
1544             // Futility pruning and moveCount pruning (~10 Elo)
1545             if (   !givesCheck
1546                 &&  to_sq(move) != prevSq
1547                 &&  futilityBase > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1548                 &&  type_of(move) != PROMOTION)
1549             {
1550                 if (moveCount > 2)
1551                     continue;
1552
1553                 futilityValue = futilityBase + PieceValue[pos.piece_on(to_sq(move))];
1554
1555                 // If static eval + value of piece we are going to capture is much lower
1556                 // than alpha we can prune this move.
1557                 if (futilityValue <= alpha)
1558                 {
1559                     bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1560                     continue;
1561                 }
1562
1563                 // If static eval is much lower than alpha and move is not winning material
1564                 // we can prune this move.
1565                 if (   futilityBase <= alpha
1566                     && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1567                 {
1568                     bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1569                     continue;
1570                 }
1571
1572                 // If static exchange evaluation is much worse than what is needed to not
1573                 // fall below alpha we can prune this move.
1574                 if (futilityBase > alpha && !pos.see_ge(move, (alpha - futilityBase) * 4))
1575                 {
1576                     bestValue = alpha;
1577                     continue;
1578                 }
1579             }
1580
1581             // We prune after the second quiet check evasion move, where being 'in check' is
1582             // implicitly checked through the counter, and being a 'quiet move' apart from
1583             // being a tt move is assumed after an increment because captures are pushed ahead.
1584             if (quietCheckEvasions > 1)
1585                 break;
1586
1587             // Continuation history based pruning (~3 Elo)
1588             if (   !capture
1589                 && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < 0
1590                 && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < 0)
1591                 continue;
1592
1593             // Do not search moves with bad enough SEE values (~5 Elo)
1594             if (!pos.see_ge(move, Value(-90)))
1595                 continue;
1596         }
1597
1598         // Speculative prefetch as early as possible
1599         prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1600
1601         // Update the current move
1602         ss->currentMove = move;
1603         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1604                                                                   [capture]
1605                                                                   [pos.moved_piece(move)]
1606                                                                   [to_sq(move)];
1607
1608         quietCheckEvasions += !capture && ss->inCheck;
1609
1610         // Step 7. Make and search the move
1611         pos.do_move(move, st, givesCheck);
1612         value = -qsearch<nodeType>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1613         pos.undo_move(move);
1614
1615         assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1616
1617         // Step 8. Check for a new best move
1618         if (value > bestValue)
1619         {
1620             bestValue = value;
1621
1622             if (value > alpha)
1623             {
1624                 bestMove = move;
1625
1626                 if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1627                     update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1628
1629                 if (value < beta) // Update alpha here!
1630                     alpha = value;
1631                 else
1632                     break; // Fail high
1633             }
1634         }
1635     }
1636
1637     // Step 9. Check for mate
1638     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1639     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1640     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1641     {
1642         assert(!MoveList<LEGAL>(pos).size());
1643
1644         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1645     }
1646
1647     // Save gathered info in transposition table
1648     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1649               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER,
1650               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1651
1652     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1653
1654     return bestValue;
1655   }
1656
1657
1658   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root"
1659   // to "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1660   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1661
1662   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1663
1664     assert(v != VALUE_NONE);
1665
1666     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1667           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1668   }
1669
1670
1671   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1672   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1673   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root".
1674   // However, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1675   // and the graph history interaction problem, we return an optimal TB score instead.
1676
1677   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1678
1679     if (v == VALUE_NONE)
1680         return VALUE_NONE;
1681
1682     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1683     {
1684         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1685             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1686
1687         return v - ply;
1688     }
1689
1690     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1691     {
1692         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1693             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1694
1695         return v + ply;
1696     }
1697
1698     return v;
1699   }
1700
1701
1702   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1703
1704   void update_pv(Move* pv, Move move, const Move* childPv) {
1705
1706     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1707         *pv++ = *childPv++;
1708     *pv = MOVE_NONE;
1709   }
1710
1711
1712   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1713
1714   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1715                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1716
1717     Color us = pos.side_to_move();
1718     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1719     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1720     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1721     PieceType captured;
1722
1723     int quietMoveBonus = stat_bonus(depth + 1);
1724
1725     if (!pos.capture_stage(bestMove))
1726     {
1727         int bestMoveBonus = bestValue > beta + 168 ? quietMoveBonus  // larger bonus
1728                                             : stat_bonus(depth);     // smaller bonus
1729
1730         // Increase stats for the best move in case it was a quiet move
1731         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bestMoveBonus);
1732
1733         // Decrease stats for all non-best quiet moves
1734         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1735         {
1736             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bestMoveBonus;
1737             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bestMoveBonus);
1738         }
1739     }
1740     else
1741     {
1742         // Increase stats for the best move in case it was a capture move
1743         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1744         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << quietMoveBonus;
1745     }
1746
1747     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or
1748     // main killer move in previous ply when it gets refuted.
1749     if (   prevSq != SQ_NONE
1750         && ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1751         && !pos.captured_piece())
1752             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -quietMoveBonus);
1753
1754     // Decrease stats for all non-best capture moves
1755     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1756     {
1757         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1758         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1759         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -quietMoveBonus;
1760     }
1761   }
1762
1763
1764   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1765   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1766
1767   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1768
1769     for (int i : {1, 2, 3, 4, 6})
1770     {
1771         // Only update the first 2 continuation histories if we are in check
1772         if (ss->inCheck && i > 2)
1773             break;
1774         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1775             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus / (1 + 3 * (i == 3));
1776     }
1777   }
1778
1779
1780   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1781
1782   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus) {
1783
1784     // Update killers
1785     if (ss->killers[0] != move)
1786     {
1787         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1788         ss->killers[0] = move;
1789     }
1790
1791     Color us = pos.side_to_move();
1792     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1793     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1794     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1795
1796     // Update countermove history
1797     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1798     {
1799         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1800         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1801     }
1802   }
1803
1804   // When playing with strength handicap, choose the best move among a set of RootMoves
1805   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1806
1807   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1808
1809     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1810     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1811
1812     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1813     Value topScore = rootMoves[0].score;
1814     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValue);
1815     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1816     double weakness = 120 - 2 * level;
1817
1818     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1819     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1820     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1821     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1822     {
1823         // This is our magic formula
1824         int push = int((  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1825                         + delta * (rng.rand<unsigned>() % int(weakness))) / 128);
1826
1827         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1828         {
1829             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1830             best = rootMoves[i].pv[0];
1831         }
1832     }
1833
1834     return best;
1835   }
1836
1837 } // namespace
1838
1839
1840 // MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1841 // to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1842
1843 void MainThread::check_time() {
1844
1845   if (--callsCnt > 0)
1846       return;
1847
1848   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1849   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(512, int(Limits.nodes / 1024)) : 512;
1850
1851   static TimePoint lastInfoTime = now();
1852
1853   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1854   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1855
1856   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1857   {
1858       lastInfoTime = tick;
1859       dbg_print();
1860   }
1861
1862   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1863   if (ponder)
1864       return;
1865
1866   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() || stopOnPonderhit))
1867       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1868       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= uint64_t(Limits.nodes)))
1869       Threads.stop = true;
1870 }
1871
1872
1873 // UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1874 // that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1875
1876 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth) {
1877
1878   std::stringstream ss;
1879   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1880   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1881   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1882   size_t multiPV = std::min(size_t(Options["MultiPV"]), rootMoves.size());
1883   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1884   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1885
1886   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1887   {
1888       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1889
1890       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1891           continue;
1892
1893       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1894       Value v = updated ? rootMoves[i].uciScore : rootMoves[i].previousScore;
1895
1896       if (v == -VALUE_INFINITE)
1897           v = VALUE_ZERO;
1898
1899       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1900       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1901
1902       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1903           ss << "\n";
1904
1905       ss << "info"
1906          << " depth "    << d
1907          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1908          << " multipv "  << i + 1
1909          << " score "    << UCI::value(v);
1910
1911       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1912           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1913
1914       if (i == pvIdx && !tb && updated) // tablebase- and previous-scores are exact
1915          ss << (rootMoves[i].scoreLowerbound ? " lowerbound" : (rootMoves[i].scoreUpperbound ? " upperbound" : ""));
1916
1917       ss << " nodes "    << nodesSearched
1918          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed
1919          << " hashfull " << TT.hashfull()
1920          << " tbhits "   << tbHits
1921          << " time "     << elapsed
1922          << " pv";
1923
1924       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1925           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1926   }
1927
1928   return ss.str();
1929 }
1930
1931
1932 // RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1933 // before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1934 // fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1935 // otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think about.
1936
1937 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1938
1939     StateInfo st;
1940     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1941
1942     bool ttHit;
1943
1944     assert(pv.size() == 1);
1945
1946     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1947         return false;
1948
1949     pos.do_move(pv[0], st);
1950     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1951
1952     if (ttHit)
1953     {
1954         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1955         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1956             pv.push_back(m);
1957     }
1958
1959     pos.undo_move(pv[0]);
1960     return pv.size() > 1;
1961 }
1962
1963 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1964
1965     RootInTB = false;
1966     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1967     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1968     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1969     bool dtz_available = true;
1970
1971     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1972     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1973     if (Cardinality > MaxCardinality)
1974     {
1975         Cardinality = MaxCardinality;
1976         ProbeDepth = 0;
1977     }
1978
1979     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1980     {
1981         // Rank moves using DTZ tables
1982         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1983
1984         if (!RootInTB)
1985         {
1986             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1987             dtz_available = false;
1988             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1989         }
1990     }
1991
1992     if (RootInTB)
1993     {
1994         // Sort moves according to TB rank
1995         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1996                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1997
1998         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1999         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
2000             Cardinality = 0;
2001     }
2002     else
2003     {
2004         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
2005         for (auto& m : rootMoves)
2006             m.tbRank = 0;
2007     }
2008 }
2009
2010 } // namespace Stockfish