]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/search.cpp
Small clean-ups
[stockfish] / src / search.cpp
index b96efad09aa615af0dd6fda0db756dcaef402905..29b334ed5fb535f81fd655eee0ef253eb32d4c1e 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
-  Copyright (C) 2004-2020 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
+  Copyright (C) 2004-2021 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
 
   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
@@ -35,6 +35,8 @@
 #include "uci.h"
 #include "syzygy/tbprobe.h"
 
+namespace Stockfish {
+
 namespace Search {
 
   LimitsType Limits;
@@ -62,8 +64,7 @@ namespace {
   constexpr uint64_t TtHitAverageWindow     = 4096;
   constexpr uint64_t TtHitAverageResolution = 1024;
 
-  // Razor and futility margins
-  constexpr int RazorMargin = 510;
+  // Futility margin
   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
     return Value(234 * (d - improving));
   }
@@ -82,10 +83,10 @@ namespace {
 
   // History and stats update bonus, based on depth
   int stat_bonus(Depth d) {
-    return d > 14 ? 29 : 8 * d * d + 224 * d - 215;
+    return d > 14 ? 66 : 6 * d * d + 231 * d - 206;
   }
 
-  // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3fold-blindness
+  // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3-fold blindness
   Value value_draw(Thread* thisThread) {
     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
   }
@@ -101,49 +102,6 @@ namespace {
     Move best = MOVE_NONE;
   };
 
-  // Breadcrumbs are used to mark nodes as being searched by a given thread
-  struct Breadcrumb {
-    std::atomic<Thread*> thread;
-    std::atomic<Key> key;
-  };
-  std::array<Breadcrumb, 1024> breadcrumbs;
-
-  // ThreadHolding structure keeps track of which thread left breadcrumbs at the given
-  // node for potential reductions. A free node will be marked upon entering the moves
-  // loop by the constructor, and unmarked upon leaving that loop by the destructor.
-  struct ThreadHolding {
-    explicit ThreadHolding(Thread* thisThread, Key posKey, int ply) {
-       location = ply < 8 ? &breadcrumbs[posKey & (breadcrumbs.size() - 1)] : nullptr;
-       otherThread = false;
-       owning = false;
-       if (location)
-       {
-          // See if another already marked this location, if not, mark it ourselves
-          Thread* tmp = (*location).thread.load(std::memory_order_relaxed);
-          if (tmp == nullptr)
-          {
-              (*location).thread.store(thisThread, std::memory_order_relaxed);
-              (*location).key.store(posKey, std::memory_order_relaxed);
-              owning = true;
-          }
-          else if (   tmp != thisThread
-                   && (*location).key.load(std::memory_order_relaxed) == posKey)
-              otherThread = true;
-       }
-    }
-
-    ~ThreadHolding() {
-       if (owning) // Free the marked location
-           (*location).thread.store(nullptr, std::memory_order_relaxed);
-    }
-
-    bool marked() { return otherThread; }
-
-    private:
-    Breadcrumb* location;
-    bool otherThread, owning;
-  };
-
   template <NodeType NT>
   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
 
@@ -164,7 +122,7 @@ namespace {
   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
 
     StateInfo st;
-    ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
+    ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
 
     uint64_t cnt, nodes = 0;
     const bool leaf = (depth == 2);
@@ -423,7 +381,7 @@ void Thread::search() {
           while (true)
           {
               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
-              bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
+              bestValue = Stockfish::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
 
               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
               // is done with a stable algorithm because all the values but the
@@ -596,7 +554,7 @@ namespace {
 
     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
     StateInfo st;
-    ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
+    ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
 
     TTEntry* tte;
     Key posKey;
@@ -611,12 +569,12 @@ namespace {
 
     // Step 1. Initialize node
     Thread* thisThread = pos.this_thread();
-    ss->inCheck = pos.checkers();
-    priorCapture = pos.captured_piece();
-    Color us = pos.side_to_move();
-    moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
-    bestValue = -VALUE_INFINITE;
-    maxValue = VALUE_INFINITE;
+    ss->inCheck        = pos.checkers();
+    priorCapture       = pos.captured_piece();
+    Color us           = pos.side_to_move();
+    moveCount          = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
+    bestValue          = -VALUE_INFINITE;
+    maxValue           = VALUE_INFINITE;
 
     // Check for the available remaining time
     if (thisThread == Threads.main())
@@ -822,12 +780,6 @@ namespace {
         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << bonus;
     }
 
-    // Step 7. Razoring (~1 Elo)
-    if (   !rootNode // The required rootNode PV handling is not available in qsearch
-        &&  depth == 1
-        &&  eval <= alpha - RazorMargin)
-        return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
-
     // Set up improving flag that is used in various pruning heuristics
     // We define position as improving if static evaluation of position is better
     // Than the previous static evaluation at our turn
@@ -836,20 +788,20 @@ namespace {
                ? ss->staticEval > (ss-4)->staticEval || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE
                : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
 
-    // Step 8. Futility pruning: child node (~50 Elo)
+    // Step 7. Futility pruning: child node (~50 Elo)
     if (   !PvNode
         &&  depth < 9
         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
         return eval;
 
-    // Step 9. Null move search with verification search (~40 Elo)
+    // Step 8. Null move search with verification search (~40 Elo)
     if (   !PvNode
         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
-        && (ss-1)->statScore < 22977
+        && (ss-1)->statScore < 24185
         &&  eval >= beta
         &&  eval >= ss->staticEval
-        &&  ss->staticEval >= beta - 30 * depth - 28 * improving + 84 * ss->ttPv + 168
+        &&  ss->staticEval >= beta - 24 * depth - 34 * improving + 162 * ss->ttPv + 159
         && !excludedMove
         &&  pos.non_pawn_material(us)
         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
@@ -857,7 +809,7 @@ namespace {
         assert(eval - beta >= 0);
 
         // Null move dynamic reduction based on depth and value
-        Depth R = (1015 + 85 * depth) / 256 + std::min(int(eval - beta) / 191, 3);
+        Depth R = (1062 + 68 * depth) / 256 + std::min(int(eval - beta) / 190, 3);
 
         ss->currentMove = MOVE_NULL;
         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
@@ -893,9 +845,9 @@ namespace {
         }
     }
 
-    probCutBeta = beta + 194 - 49 * improving;
+    probCutBeta = beta + 209 - 44 * improving;
 
-    // Step 10. ProbCut (~10 Elo)
+    // Step 9. ProbCut (~4 Elo)
     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
     if (   !PvNode
@@ -910,17 +862,8 @@ namespace {
              && ttValue != VALUE_NONE
              && ttValue < probCutBeta))
     {
-        // if ttMove is a capture and value from transposition table is good enough produce probCut
-        // cutoff without digging into actual probCut search
-        if (   ss->ttHit
-            && tte->depth() >= depth - 3
-            && ttValue != VALUE_NONE
-            && ttValue >= probCutBeta
-            && ttMove
-            && pos.capture_or_promotion(ttMove))
-            return probCutBeta;
-
         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
+
         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
         int probCutCount = 0;
         bool ttPv = ss->ttPv;
@@ -968,7 +911,7 @@ namespace {
          ss->ttPv = ttPv;
     }
 
-    // Step 11. If the position is not in TT, decrease depth by 2
+    // Step 10. If the position is not in TT, decrease depth by 2
     if (   PvNode
         && depth >= 6
         && !ttMove)
@@ -976,6 +919,23 @@ namespace {
 
 moves_loop: // When in check, search starts from here
 
+    ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
+
+    // Step 11. A small Probcut idea, when we are in check
+    probCutBeta = beta + 400;
+    if (   ss->inCheck
+        && !PvNode
+        && depth >= 4
+        && ttCapture
+        && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
+        && tte->depth() >= depth - 3
+        && ttValue >= probCutBeta
+        && abs(ttValue) <= VALUE_KNOWN_WIN
+        && abs(beta) <= VALUE_KNOWN_WIN
+       )
+        return probCutBeta;
+
+
     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
@@ -992,10 +952,13 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
 
     value = bestValue;
     singularQuietLMR = moveCountPruning = false;
-    ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
 
-    // Mark this node as being searched
-    ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
+    // Indicate PvNodes that will probably fail low if the node was searched
+    // at a depth equal or greater than the current depth, and the result of this search was a fail low.
+    bool likelyFailLow =    PvNode
+                         && ttMove
+                         && (tte->bound() & BOUND_UPPER)
+                         && tte->depth() >= depth;
 
     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
     // or a beta cutoff occurs.
@@ -1046,11 +1009,23 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
           // Reduced depth of the next LMR search
           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
 
-          if (   !captureOrPromotion
-              && !givesCheck)
+          if (   captureOrPromotion
+              || givesCheck)
+          {
+              // Capture history based pruning when the move doesn't give check
+              if (   !givesCheck
+                  && lmrDepth < 1
+                  && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
+                  continue;
+
+              // SEE based pruning
+              if (!pos.see_ge(move, Value(-218) * depth)) // (~25 Elo)
+                  continue;
+          }
+          else
           {
-              // Countermoves based pruning (~20 Elo)
-              if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
+              // Continuation history based pruning (~20 Elo)
+              if (   lmrDepth < 4
                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
                   continue;
@@ -1058,29 +1033,17 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
               if (   lmrDepth < 7
                   && !ss->inCheck
-                  && ss->staticEval + 254 + 159 * lmrDepth <= alpha
+                  && ss->staticEval + 174 + 157 * lmrDepth <= alpha
                   &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
                     + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
                     + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
-                    + (*contHist[5])[movedPiece][to_sq(move)] / 2 < 26394)
+                    + (*contHist[5])[movedPiece][to_sq(move)] / 3 < 28255)
                   continue;
 
               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
               if (!pos.see_ge(move, Value(-(30 - std::min(lmrDepth, 18)) * lmrDepth * lmrDepth)))
                   continue;
           }
-          else
-          {
-              // Capture history based pruning when the move doesn't give check
-              if (   !givesCheck
-                  && lmrDepth < 1
-                  && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
-                  continue;
-
-              // SEE based pruning
-              if (!pos.see_ge(move, Value(-218) * depth)) // (~25 Elo)
-                  continue;
-          }
       }
 
       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
@@ -1101,6 +1064,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
       {
           Value singularBeta = ttValue - ((formerPv + 4) * depth) / 2;
           Depth singularDepth = (depth - 1 + 3 * formerPv) / 2;
+
           ss->excludedMove = move;
           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
@@ -1109,6 +1073,8 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
           {
               extension = 1;
               singularQuietLMR = !ttCapture;
+              if (!PvNode && value < singularBeta - 140)
+                  extension = 2;
           }
 
           // Multi-cut pruning
@@ -1132,16 +1098,6 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
           }
       }
 
-      // Check extension (~2 Elo)
-      else if (    givesCheck
-               && (pos.is_discovery_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
-          extension = 1;
-
-      // Last captures extension
-      else if (   PieceValue[EG][pos.captured_piece()] > PawnValueEg
-               && pos.non_pawn_material() <= 2 * RookValueMg)
-          extension = 1;
-
       // Add extension to new depth
       newDepth += extension;
 
@@ -1158,103 +1114,85 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
       // Step 15. Make the move
       pos.do_move(move, st, givesCheck);
 
-      // Step 16. Reduced depth search (LMR, ~200 Elo). If the move fails high it will be
-      // re-searched at full depth.
+      // Step 16. Late moves reduction / extension (LMR, ~200 Elo)
+      // We use various heuristics for the sons of a node after the first son has
+      // been searched. In general we would like to reduce them, but there are many
+      // cases where we extend a son if it has good chances to be "interesting".
       if (    depth >= 3
           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
           && (  !captureOrPromotion
               || moveCountPruning
               || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
               || cutNode
-              || (!PvNode && !formerPv && thisThread->captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.captured_piece())] < 4506)
-              || thisThread->ttHitAverage < 432 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024))
+              || (!PvNode && !formerPv && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.captured_piece())] < 3678)
+              || thisThread->ttHitAverage < 432 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
+          && (!PvNode || ss->ply > 1 || thisThread->id() % 4 != 3))
       {
           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
 
-          // Decrease reduction if the ttHit running average is large
+          // Decrease reduction if the ttHit running average is large (~0 Elo)
           if (thisThread->ttHitAverage > 537 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
               r--;
 
-          // Increase reduction if other threads are searching this position
-          if (th.marked())
-              r++;
-
-          // Decrease reduction if position is or has been on the PV (~10 Elo)
-          if (ss->ttPv)
+          // Decrease reduction if position is or has been on the PV
+          // and node is not likely to fail low. (~3 Elo)
+          if (   ss->ttPv
+              && !likelyFailLow)
               r -= 2;
 
           // Increase reduction at root and non-PV nodes when the best move does not change frequently
-          if ((rootNode || !PvNode) && thisThread->rootDepth > 10 && thisThread->bestMoveChanges <= 2)
-              r++;
-
-          // More reductions for late moves if position was not in previous PV
-          if (moveCountPruning && !formerPv)
+          if (   (rootNode || !PvNode)
+              && thisThread->rootDepth > 10
+              && thisThread->bestMoveChanges <= 2)
               r++;
 
-          // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
+          // Decrease reduction if opponent's move count is high (~1 Elo)
           if ((ss-1)->moveCount > 13)
               r--;
 
-          // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
+          // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~1 Elo)
           if (singularQuietLMR)
               r--;
 
           if (!captureOrPromotion)
           {
-              // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
+              // Increase reduction if ttMove is a capture (~3 Elo)
               if (ttCapture)
                   r++;
 
               // Increase reduction at root if failing high
-              r += rootNode ? thisThread->failedHighCnt * thisThread->failedHighCnt * moveCount / 512 : 0;
+              if (rootNode)
+                  r += thisThread->failedHighCnt * thisThread->failedHighCnt * moveCount / 512;
 
-              // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
+              // Increase reduction for cut nodes (~3 Elo)
               if (cutNode)
                   r += 2;
 
-              // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
-              // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
-              // hence break make_move(). (~2 Elo)
-              else if (    type_of(move) == NORMAL
-                       && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
-                  r -= 2 + ss->ttPv - (type_of(movedPiece) == PAWN);
-
               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
-                             - 5287;
-
-              // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
-              if (ss->statScore >= -105 && (ss-1)->statScore < -103)
-                  r--;
-
-              else if ((ss-1)->statScore >= -122 && ss->statScore < -129)
-                  r++;
+                             - 4741;
 
               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
-              r -= ss->statScore / 14884;
-          }
-          else
-          {
-              // Unless giving check, this capture is likely bad
-              if (   !givesCheck
-                  && ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] + 210 * depth <= alpha)
-                  r++;
+              if (!ss->inCheck)
+                  r -= ss->statScore / 14790;
           }
 
-          Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth);
+          // In general we want to cap the LMR depth search at newDepth. But if
+          // reductions are really negative and movecount is low, we allow this move
+          // to be searched deeper than the first move.
+          Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth + (r < -1 && moveCount <= 5));
 
           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
 
-          doFullDepthSearch = value > alpha && d != newDepth;
-
+          // If the son is reduced and fails high it will be re-searched at full depth
+          doFullDepthSearch = value > alpha && d < newDepth;
           didLMR = true;
       }
       else
       {
           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
-
           didLMR = false;
       }
 
@@ -1375,8 +1313,9 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
 
     if (!moveCount)
-        bestValue = excludedMove ? alpha
-                   :     ss->inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
+        bestValue = excludedMove ? alpha :
+                    ss->inCheck  ? mated_in(ss->ply)
+                                 : VALUE_DRAW;
 
     // If there is a move which produces search value greater than alpha we update stats of searched moves
     else if (bestMove)
@@ -1426,7 +1365,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
 
     Move pv[MAX_PLY+1];
     StateInfo st;
-    ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
+    ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
 
     TTEntry* tte;
     Key posKey;
@@ -1542,15 +1481,13 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
 
       moveCount++;
 
-      // Futility pruning
+      // Futility pruning and moveCount pruning
       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
           && !givesCheck
           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
-          && !pos.advanced_pawn_push(move))
+          &&  type_of(move) != PROMOTION)
       {
-          assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
 
-          // moveCount pruning
           if (moveCount > 2)
               continue;
 
@@ -1590,7 +1527,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
                                                                 [pos.moved_piece(move)]
                                                                 [to_sq(move)];
 
-      // CounterMove based pruning
+      // Continuation history based pruning
       if (  !captureOrPromotion
           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
@@ -1712,8 +1649,8 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
 
     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
-    bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
-                                            : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
+    bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1                                 // larger bonus
+                                            : std::min(bonus1, stat_bonus(depth));   // smaller bonus
 
     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
     {
@@ -1934,7 +1871,7 @@ string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
 
     StateInfo st;
-    ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
+    ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
 
     bool ttHit;
 
@@ -2003,3 +1940,5 @@ void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
             m.tbRank = 0;
     }
 }
+
+} // namespace Stockfish