Revert "Fix profile build for gcc on Mac OSX"
[stockfish] / src / endgame.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <algorithm>
21 #include <cassert>
22
23 #include "bitboard.h"
24 #include "bitcount.h"
25 #include "endgame.h"
26 #include "movegen.h"
27
28 using std::string;
29
30 namespace {
31
32   // Table used to drive the king towards the edge of the board
33   // in KX vs K and KQ vs KR endgames.
34   const int PushToEdges[SQUARE_NB] = {
35     100, 90, 80, 70, 70, 80, 90, 100,
36      90, 70, 60, 50, 50, 60, 70,  90,
37      80, 60, 40, 30, 30, 40, 60,  80,
38      70, 50, 30, 20, 20, 30, 50,  70,
39      70, 50, 30, 20, 20, 30, 50,  70,
40      80, 60, 40, 30, 30, 40, 60,  80,
41      90, 70, 60, 50, 50, 60, 70,  90,
42     100, 90, 80, 70, 70, 80, 90, 100,
43   };
44
45   // Table used to drive the king towards a corner square of the
46   // right color in KBN vs K endgames.
47   const int PushToCorners[SQUARE_NB] = {
48     200, 190, 180, 170, 160, 150, 140, 130,
49     190, 180, 170, 160, 150, 140, 130, 140,
50     180, 170, 155, 140, 140, 125, 140, 150,
51     170, 160, 140, 120, 110, 140, 150, 160,
52     160, 150, 140, 110, 120, 140, 160, 170,
53     150, 140, 125, 140, 140, 155, 170, 180,
54     140, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190,
55     130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200
56   };
57
58   // Tables used to drive a piece towards or away from another piece
59   const int PushClose[8] = { 0, 0, 100, 80, 60, 40, 20, 10 };
60   const int PushAway [8] = { 0, 5, 20, 40, 60, 80, 90, 100 };
61
62 #ifndef NDEBUG
63   bool verify_material(const Position& pos, Color c, Value npm, int pawnsCnt) {
64     return pos.non_pawn_material(c) == npm && pos.count<PAWN>(c) == pawnsCnt;
65   }
66 #endif
67
68   // Map the square as if strongSide is white and strongSide's only pawn
69   // is on the left half of the board.
70   Square normalize(const Position& pos, Color strongSide, Square sq) {
71
72     assert(pos.count<PAWN>(strongSide) == 1);
73
74     if (file_of(pos.list<PAWN>(strongSide)[0]) >= FILE_E)
75         sq = Square(sq ^ 7); // Mirror SQ_H1 -> SQ_A1
76
77     if (strongSide == BLACK)
78         sq = ~sq;
79
80     return sq;
81   }
82
83   // Get the material key of Position out of the given endgame key code
84   // like "KBPKN". The trick here is to first forge an ad-hoc FEN string
85   // and then let a Position object do the work for us.
86   Key key(const string& code, Color c) {
87
88     assert(code.length() > 0 && code.length() < 8);
89     assert(code[0] == 'K');
90
91     string sides[] = { code.substr(code.find('K', 1)),      // Weak
92                        code.substr(0, code.find('K', 1)) }; // Strong
93
94     std::transform(sides[c].begin(), sides[c].end(), sides[c].begin(), tolower);
95
96     string fen =  sides[0] + char(8 - sides[0].length() + '0') + "/8/8/8/8/8/8/"
97                 + sides[1] + char(8 - sides[1].length() + '0') + " w - - 0 10";
98
99     return Position(fen, false, NULL).material_key();
100   }
101
102   template<typename M>
103   void delete_endgame(const typename M::value_type& p) { delete p.second; }
104
105 } // namespace
106
107
108 /// Endgames members definitions
109
110 Endgames::Endgames() {
111
112   add<KPK>("KPK");
113   add<KNNK>("KNNK");
114   add<KBNK>("KBNK");
115   add<KRKP>("KRKP");
116   add<KRKB>("KRKB");
117   add<KRKN>("KRKN");
118   add<KQKP>("KQKP");
119   add<KQKR>("KQKR");
120
121   add<KNPK>("KNPK");
122   add<KNPKB>("KNPKB");
123   add<KRPKR>("KRPKR");
124   add<KRPKB>("KRPKB");
125   add<KBPKB>("KBPKB");
126   add<KBPKN>("KBPKN");
127   add<KBPPKB>("KBPPKB");
128   add<KRPPKRP>("KRPPKRP");
129 }
130
131 Endgames::~Endgames() {
132
133   for_each(m1.begin(), m1.end(), delete_endgame<M1>);
134   for_each(m2.begin(), m2.end(), delete_endgame<M2>);
135 }
136
137 template<EndgameType E>
138 void Endgames::add(const string& code) {
139
140   map((Endgame<E>*)0)[key(code, WHITE)] = new Endgame<E>(WHITE);
141   map((Endgame<E>*)0)[key(code, BLACK)] = new Endgame<E>(BLACK);
142 }
143
144
145 /// Mate with KX vs K. This function is used to evaluate positions with
146 /// king and plenty of material vs a lone king. It simply gives the
147 /// attacking side a bonus for driving the defending king towards the edge
148 /// of the board, and for keeping the distance between the two kings small.
149 template<>
150 Value Endgame<KXK>::operator()(const Position& pos) const {
151
152   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
153   assert(!pos.checkers()); // Eval is never called when in check
154
155   // Stalemate detection with lone king
156   if (pos.side_to_move() == weakSide && !MoveList<LEGAL>(pos).size())
157       return VALUE_DRAW;
158
159   Square winnerKSq = pos.king_square(strongSide);
160   Square loserKSq = pos.king_square(weakSide);
161
162   Value result =  pos.non_pawn_material(strongSide)
163                 + pos.count<PAWN>(strongSide) * PawnValueEg
164                 + PushToEdges[loserKSq]
165                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)];
166
167   if (   pos.count<QUEEN>(strongSide)
168       || pos.count<ROOK>(strongSide)
169       ||(pos.count<BISHOP>(strongSide) && pos.count<KNIGHT>(strongSide))
170       ||(pos.count<BISHOP>(strongSide) > 1 && opposite_colors(pos.list<BISHOP>(strongSide)[0],
171                                                               pos.list<BISHOP>(strongSide)[1])))
172       result += VALUE_KNOWN_WIN;
173
174   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
175 }
176
177
178 /// Mate with KBN vs K. This is similar to KX vs K, but we have to drive the
179 /// defending king towards a corner square of the right color.
180 template<>
181 Value Endgame<KBNK>::operator()(const Position& pos) const {
182
183   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg + BishopValueMg, 0));
184   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
185
186   Square winnerKSq = pos.king_square(strongSide);
187   Square loserKSq = pos.king_square(weakSide);
188   Square bishopSq = pos.list<BISHOP>(strongSide)[0];
189
190   // kbnk_mate_table() tries to drive toward corners A1 or H8. If we have a
191   // bishop that cannot reach the above squares, we flip the kings in order
192   // to drive the enemy toward corners A8 or H1.
193   if (opposite_colors(bishopSq, SQ_A1))
194   {
195       winnerKSq = ~winnerKSq;
196       loserKSq  = ~loserKSq;
197   }
198
199   Value result =  VALUE_KNOWN_WIN
200                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)]
201                 + PushToCorners[loserKSq];
202
203   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
204 }
205
206
207 /// KP vs K. This endgame is evaluated with the help of a bitbase.
208 template<>
209 Value Endgame<KPK>::operator()(const Position& pos) const {
210
211   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
212   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
213
214   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
215   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.king_square(strongSide));
216   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.king_square(weakSide));
217   Square psq  = normalize(pos, strongSide, pos.list<PAWN>(strongSide)[0]);
218
219   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
220
221   if (!Bitbases::probe(wksq, psq, bksq, us))
222       return VALUE_DRAW;
223
224   Value result = VALUE_KNOWN_WIN + PawnValueEg + Value(rank_of(psq));
225
226   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
227 }
228
229
230 /// KR vs KP. This is a somewhat tricky endgame to evaluate precisely without
231 /// a bitbase. The function below returns drawish scores when the pawn is
232 /// far advanced with support of the king, while the attacking king is far
233 /// away.
234 template<>
235 Value Endgame<KRKP>::operator()(const Position& pos) const {
236
237   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
238   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
239
240   Square wksq = relative_square(strongSide, pos.king_square(strongSide));
241   Square bksq = relative_square(strongSide, pos.king_square(weakSide));
242   Square rsq  = relative_square(strongSide, pos.list<ROOK>(strongSide)[0]);
243   Square psq  = relative_square(strongSide, pos.list<PAWN>(weakSide)[0]);
244
245   Square queeningSq = make_square(file_of(psq), RANK_1);
246   Value result;
247
248   // If the stronger side's king is in front of the pawn, it's a win
249   if (wksq < psq && file_of(wksq) == file_of(psq))
250       result = RookValueEg - distance(wksq, psq);
251
252   // If the weaker side's king is too far from the pawn and the rook,
253   // it's a win.
254   else if (   distance(bksq, psq) >= 3 + (pos.side_to_move() == weakSide)
255            && distance(bksq, rsq) >= 3)
256       result = RookValueEg - distance(wksq, psq);
257
258   // If the pawn is far advanced and supported by the defending king,
259   // the position is drawish
260   else if (   rank_of(bksq) <= RANK_3
261            && distance(bksq, psq) == 1
262            && rank_of(wksq) >= RANK_4
263            && distance(wksq, psq) > 2 + (pos.side_to_move() == strongSide))
264       result = Value(80) - 8 * distance(wksq, psq);
265
266   else
267       result =  Value(200) - 8 * (  distance(wksq, psq + DELTA_S)
268                                   - distance(bksq, psq + DELTA_S)
269                                   - distance(psq, queeningSq));
270
271   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
272 }
273
274
275 /// KR vs KB. This is very simple, and always returns drawish scores.  The
276 /// score is slightly bigger when the defending king is close to the edge.
277 template<>
278 Value Endgame<KRKB>::operator()(const Position& pos) const {
279
280   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
281   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
282
283   Value result = Value(PushToEdges[pos.king_square(weakSide)]);
284   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
285 }
286
287
288 /// KR vs KN. The attacking side has slightly better winning chances than
289 /// in KR vs KB, particularly if the king and the knight are far apart.
290 template<>
291 Value Endgame<KRKN>::operator()(const Position& pos) const {
292
293   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
294   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
295
296   Square bksq = pos.king_square(weakSide);
297   Square bnsq = pos.list<KNIGHT>(weakSide)[0];
298   Value result = Value(PushToEdges[bksq] + PushAway[distance(bksq, bnsq)]);
299   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
300 }
301
302
303 /// KQ vs KP. In general, this is a win for the stronger side, but there are a
304 /// few important exceptions. A pawn on 7th rank and on the A,C,F or H files
305 /// with a king positioned next to it can be a draw, so in that case, we only
306 /// use the distance between the kings.
307 template<>
308 Value Endgame<KQKP>::operator()(const Position& pos) const {
309
310   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
311   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
312
313   Square winnerKSq = pos.king_square(strongSide);
314   Square loserKSq = pos.king_square(weakSide);
315   Square pawnSq = pos.list<PAWN>(weakSide)[0];
316
317   Value result = Value(PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)]);
318
319   if (   relative_rank(weakSide, pawnSq) != RANK_7
320       || distance(loserKSq, pawnSq) != 1
321       || !((FileABB | FileCBB | FileFBB | FileHBB) & pawnSq))
322       result += QueenValueEg - PawnValueEg;
323
324   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
325 }
326
327
328 /// KQ vs KR.  This is almost identical to KX vs K:  We give the attacking
329 /// king a bonus for having the kings close together, and for forcing the
330 /// defending king towards the edge. If we also take care to avoid null move for
331 /// the defending side in the search, this is usually sufficient to win KQ vs KR.
332 template<>
333 Value Endgame<KQKR>::operator()(const Position& pos) const {
334
335   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
336   assert(verify_material(pos, weakSide, RookValueMg, 0));
337
338   Square winnerKSq = pos.king_square(strongSide);
339   Square loserKSq = pos.king_square(weakSide);
340
341   Value result =  QueenValueEg
342                 - RookValueEg
343                 + PushToEdges[loserKSq]
344                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)];
345
346   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
347 }
348
349
350 /// Some cases of trivial draws
351 template<> Value Endgame<KNNK>::operator()(const Position&) const { return VALUE_DRAW; }
352
353
354 /// KB and one or more pawns vs K. It checks for draws with rook pawns and
355 /// a bishop of the wrong color. If such a draw is detected, SCALE_FACTOR_DRAW
356 /// is returned. If not, the return value is SCALE_FACTOR_NONE, i.e. no scaling
357 /// will be used.
358 template<>
359 ScaleFactor Endgame<KBPsK>::operator()(const Position& pos) const {
360
361   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == BishopValueMg);
362   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 1);
363
364   // No assertions about the material of weakSide, because we want draws to
365   // be detected even when the weaker side has some pawns.
366
367   Bitboard pawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
368   File pawnFile = file_of(pos.list<PAWN>(strongSide)[0]);
369
370   // All pawns are on a single rook file ?
371   if (    (pawnFile == FILE_A || pawnFile == FILE_H)
372       && !(pawns & ~file_bb(pawnFile)))
373   {
374       Square bishopSq = pos.list<BISHOP>(strongSide)[0];
375       Square queeningSq = relative_square(strongSide, make_square(pawnFile, RANK_8));
376       Square kingSq = pos.king_square(weakSide);
377
378       if (   opposite_colors(queeningSq, bishopSq)
379           && distance(queeningSq, kingSq) <= 1)
380           return SCALE_FACTOR_DRAW;
381   }
382
383   // If all the pawns are on the same B or G file, then it's potentially a draw
384   if (    (pawnFile == FILE_B || pawnFile == FILE_G)
385       && !(pos.pieces(PAWN) & ~file_bb(pawnFile))
386       && pos.non_pawn_material(weakSide) == 0
387       && pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1)
388   {
389       // Get weakSide pawn that is closest to the home rank
390       Square weakPawnSq = backmost_sq(weakSide, pos.pieces(weakSide, PAWN));
391
392       Square strongKingSq = pos.king_square(strongSide);
393       Square weakKingSq = pos.king_square(weakSide);
394       Square bishopSq = pos.list<BISHOP>(strongSide)[0];
395
396       // There's potential for a draw if our pawn is blocked on the 7th rank,
397       // the bishop cannot attack it or they only have one pawn left
398       if (   relative_rank(strongSide, weakPawnSq) == RANK_7
399           && (pos.pieces(strongSide, PAWN) & (weakPawnSq + pawn_push(weakSide)))
400           && (opposite_colors(bishopSq, weakPawnSq) || pos.count<PAWN>(strongSide) == 1))
401       {
402           int strongKingDist = distance(weakPawnSq, strongKingSq);
403           int weakKingDist = distance(weakPawnSq, weakKingSq);
404
405           // It's a draw if the weak king is on its back two ranks, within 2
406           // squares of the blocking pawn and the strong king is not
407           // closer. (I think this rule only fails in practically
408           // unreachable positions such as 5k1K/6p1/6P1/8/8/3B4/8/8 w
409           // and positions where qsearch will immediately correct the
410           // problem such as 8/4k1p1/6P1/1K6/3B4/8/8/8 w)
411           if (   relative_rank(strongSide, weakKingSq) >= RANK_7
412               && weakKingDist <= 2
413               && weakKingDist <= strongKingDist)
414               return SCALE_FACTOR_DRAW;
415       }
416   }
417
418   return SCALE_FACTOR_NONE;
419 }
420
421
422 /// KQ vs KR and one or more pawns. It tests for fortress draws with a rook on
423 /// the third rank defended by a pawn.
424 template<>
425 ScaleFactor Endgame<KQKRPs>::operator()(const Position& pos) const {
426
427   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
428   assert(pos.count<ROOK>(weakSide) == 1);
429   assert(pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1);
430
431   Square kingSq = pos.king_square(weakSide);
432   Square rsq = pos.list<ROOK>(weakSide)[0];
433
434   if (    relative_rank(weakSide, kingSq) <= RANK_2
435       &&  relative_rank(weakSide, pos.king_square(strongSide)) >= RANK_4
436       &&  relative_rank(weakSide, rsq) == RANK_3
437       && (  pos.pieces(weakSide, PAWN)
438           & pos.attacks_from<KING>(kingSq)
439           & pos.attacks_from<PAWN>(rsq, strongSide)))
440           return SCALE_FACTOR_DRAW;
441
442   return SCALE_FACTOR_NONE;
443 }
444
445
446 /// KRP vs KR. This function knows a handful of the most important classes of
447 /// drawn positions, but is far from perfect. It would probably be a good idea
448 /// to add more knowledge in the future.
449 ///
450 /// It would also be nice to rewrite the actual code for this function,
451 /// which is mostly copied from Glaurung 1.x, and isn't very pretty.
452 template<>
453 ScaleFactor Endgame<KRPKR>::operator()(const Position& pos) const {
454
455   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
456   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 0));
457
458   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
459   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.king_square(strongSide));
460   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.king_square(weakSide));
461   Square wrsq = normalize(pos, strongSide, pos.list<ROOK>(strongSide)[0]);
462   Square wpsq = normalize(pos, strongSide, pos.list<PAWN>(strongSide)[0]);
463   Square brsq = normalize(pos, strongSide, pos.list<ROOK>(weakSide)[0]);
464
465   File f = file_of(wpsq);
466   Rank r = rank_of(wpsq);
467   Square queeningSq = make_square(f, RANK_8);
468   int tempo = (pos.side_to_move() == strongSide);
469
470   // If the pawn is not too far advanced and the defending king defends the
471   // queening square, use the third-rank defence.
472   if (   r <= RANK_5
473       && distance(bksq, queeningSq) <= 1
474       && wksq <= SQ_H5
475       && (rank_of(brsq) == RANK_6 || (r <= RANK_3 && rank_of(wrsq) != RANK_6)))
476       return SCALE_FACTOR_DRAW;
477
478   // The defending side saves a draw by checking from behind in case the pawn
479   // has advanced to the 6th rank with the king behind.
480   if (   r == RANK_6
481       && distance(bksq, queeningSq) <= 1
482       && rank_of(wksq) + tempo <= RANK_6
483       && (rank_of(brsq) == RANK_1 || (!tempo && distance(file_of(brsq), f) >= 3)))
484       return SCALE_FACTOR_DRAW;
485
486   if (   r >= RANK_6
487       && bksq == queeningSq
488       && rank_of(brsq) == RANK_1
489       && (!tempo || distance(wksq, wpsq) >= 2))
490       return SCALE_FACTOR_DRAW;
491
492   // White pawn on a7 and rook on a8 is a draw if black's king is on g7 or h7
493   // and the black rook is behind the pawn.
494   if (   wpsq == SQ_A7
495       && wrsq == SQ_A8
496       && (bksq == SQ_H7 || bksq == SQ_G7)
497       && file_of(brsq) == FILE_A
498       && (rank_of(brsq) <= RANK_3 || file_of(wksq) >= FILE_D || rank_of(wksq) <= RANK_5))
499       return SCALE_FACTOR_DRAW;
500
501   // If the defending king blocks the pawn and the attacking king is too far
502   // away, it's a draw.
503   if (   r <= RANK_5
504       && bksq == wpsq + DELTA_N
505       && distance(wksq, wpsq) - tempo >= 2
506       && distance(wksq, brsq) - tempo >= 2)
507       return SCALE_FACTOR_DRAW;
508
509   // Pawn on the 7th rank supported by the rook from behind usually wins if the
510   // attacking king is closer to the queening square than the defending king,
511   // and the defending king cannot gain tempi by threatening the attacking rook.
512   if (   r == RANK_7
513       && f != FILE_A
514       && file_of(wrsq) == f
515       && wrsq != queeningSq
516       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
517       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, wrsq) + tempo))
518       return ScaleFactor(SCALE_FACTOR_MAX - 2 * distance(wksq, queeningSq));
519
520   // Similar to the above, but with the pawn further back
521   if (   f != FILE_A
522       && file_of(wrsq) == f
523       && wrsq < wpsq
524       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
525       && (distance(wksq, wpsq + DELTA_N) < distance(bksq, wpsq + DELTA_N) - 2 + tempo)
526       && (  distance(bksq, wrsq) + tempo >= 3
527           || (    distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, wrsq) + tempo
528               && (distance(wksq, wpsq + DELTA_N) < distance(bksq, wrsq) + tempo))))
529       return ScaleFactor(  SCALE_FACTOR_MAX
530                          - 8 * distance(wpsq, queeningSq)
531                          - 2 * distance(wksq, queeningSq));
532
533   // If the pawn is not far advanced and the defending king is somewhere in
534   // the pawn's path, it's probably a draw.
535   if (r <= RANK_4 && bksq > wpsq)
536   {
537       if (file_of(bksq) == file_of(wpsq))
538           return ScaleFactor(10);
539       if (   distance<File>(bksq, wpsq) == 1
540           && distance(wksq, bksq) > 2)
541           return ScaleFactor(24 - 2 * distance(wksq, bksq));
542   }
543   return SCALE_FACTOR_NONE;
544 }
545
546 template<>
547 ScaleFactor Endgame<KRPKB>::operator()(const Position& pos) const {
548
549   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
550   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
551
552   // Test for a rook pawn
553   if (pos.pieces(PAWN) & (FileABB | FileHBB))
554   {
555       Square ksq = pos.king_square(weakSide);
556       Square bsq = pos.list<BISHOP>(weakSide)[0];
557       Square psq = pos.list<PAWN>(strongSide)[0];
558       Rank rk = relative_rank(strongSide, psq);
559       Square push = pawn_push(strongSide);
560
561       // If the pawn is on the 5th rank and the pawn (currently) is on
562       // the same color square as the bishop then there is a chance of
563       // a fortress. Depending on the king position give a moderate
564       // reduction or a stronger one if the defending king is near the
565       // corner but not trapped there.
566       if (rk == RANK_5 && !opposite_colors(bsq, psq))
567       {
568           int d = distance(psq + 3 * push, ksq);
569
570           if (d <= 2 && !(d == 0 && ksq == pos.king_square(strongSide) + 2 * push))
571               return ScaleFactor(24);
572           else
573               return ScaleFactor(48);
574       }
575
576       // When the pawn has moved to the 6th rank we can be fairly sure
577       // it's drawn if the bishop attacks the square in front of the
578       // pawn from a reasonable distance and the defending king is near
579       // the corner
580       if (   rk == RANK_6
581           && distance(psq + 2 * push, ksq) <= 1
582           && (PseudoAttacks[BISHOP][bsq] & (psq + push))
583           && distance<File>(bsq, psq) >= 2)
584           return ScaleFactor(8);
585   }
586
587   return SCALE_FACTOR_NONE;
588 }
589
590 /// KRPP vs KRP. There is just a single rule: if the stronger side has no passed
591 /// pawns and the defending king is actively placed, the position is drawish.
592 template<>
593 ScaleFactor Endgame<KRPPKRP>::operator()(const Position& pos) const {
594
595   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 2));
596   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 1));
597
598   Square wpsq1 = pos.list<PAWN>(strongSide)[0];
599   Square wpsq2 = pos.list<PAWN>(strongSide)[1];
600   Square bksq = pos.king_square(weakSide);
601
602   // Does the stronger side have a passed pawn?
603   if (pos.pawn_passed(strongSide, wpsq1) || pos.pawn_passed(strongSide, wpsq2))
604       return SCALE_FACTOR_NONE;
605
606   Rank r = std::max(relative_rank(strongSide, wpsq1), relative_rank(strongSide, wpsq2));
607
608   if (   distance<File>(bksq, wpsq1) <= 1
609       && distance<File>(bksq, wpsq2) <= 1
610       && relative_rank(strongSide, bksq) > r)
611   {
612       switch (r) {
613       case RANK_2: return ScaleFactor(10);
614       case RANK_3: return ScaleFactor(10);
615       case RANK_4: return ScaleFactor(15);
616       case RANK_5: return ScaleFactor(20);
617       case RANK_6: return ScaleFactor(40);
618       default: assert(false);
619       }
620   }
621   return SCALE_FACTOR_NONE;
622 }
623
624
625 /// K and two or more pawns vs K. There is just a single rule here: If all pawns
626 /// are on the same rook file and are blocked by the defending king, it's a draw.
627 template<>
628 ScaleFactor Endgame<KPsK>::operator()(const Position& pos) const {
629
630   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == VALUE_ZERO);
631   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 2);
632   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
633
634   Square ksq = pos.king_square(weakSide);
635   Bitboard pawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
636   Square psq = pos.list<PAWN>(strongSide)[0];
637
638   // If all pawns are ahead of the king, on a single rook file and
639   // the king is within one file of the pawns, it's a draw.
640   if (   !(pawns & ~in_front_bb(weakSide, rank_of(ksq)))
641       && !((pawns & ~FileABB) && (pawns & ~FileHBB))
642       &&  distance<File>(ksq, psq) <= 1)
643       return SCALE_FACTOR_DRAW;
644
645   return SCALE_FACTOR_NONE;
646 }
647
648
649 /// KBP vs KB. There are two rules: if the defending king is somewhere along the
650 /// path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as the
651 /// stronger side's bishop, it's a draw. If the two bishops have opposite color,
652 /// it's almost always a draw.
653 template<>
654 ScaleFactor Endgame<KBPKB>::operator()(const Position& pos) const {
655
656   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
657   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
658
659   Square pawnSq = pos.list<PAWN>(strongSide)[0];
660   Square strongBishopSq = pos.list<BISHOP>(strongSide)[0];
661   Square weakBishopSq = pos.list<BISHOP>(weakSide)[0];
662   Square weakKingSq = pos.king_square(weakSide);
663
664   // Case 1: Defending king blocks the pawn, and cannot be driven away
665   if (   file_of(weakKingSq) == file_of(pawnSq)
666       && relative_rank(strongSide, pawnSq) < relative_rank(strongSide, weakKingSq)
667       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
668           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
669       return SCALE_FACTOR_DRAW;
670
671   // Case 2: Opposite colored bishops
672   if (opposite_colors(strongBishopSq, weakBishopSq))
673   {
674       // We assume that the position is drawn in the following three situations:
675       //
676       //   a. The pawn is on rank 5 or further back.
677       //   b. The defending king is somewhere in the pawn's path.
678       //   c. The defending bishop attacks some square along the pawn's path,
679       //      and is at least three squares away from the pawn.
680       //
681       // These rules are probably not perfect, but in practice they work
682       // reasonably well.
683
684       if (relative_rank(strongSide, pawnSq) <= RANK_5)
685           return SCALE_FACTOR_DRAW;
686       else
687       {
688           Bitboard path = forward_bb(strongSide, pawnSq);
689
690           if (path & pos.pieces(weakSide, KING))
691               return SCALE_FACTOR_DRAW;
692
693           if (  (pos.attacks_from<BISHOP>(weakBishopSq) & path)
694               && distance(weakBishopSq, pawnSq) >= 3)
695               return SCALE_FACTOR_DRAW;
696       }
697   }
698   return SCALE_FACTOR_NONE;
699 }
700
701
702 /// KBPP vs KB. It detects a few basic draws with opposite-colored bishops
703 template<>
704 ScaleFactor Endgame<KBPPKB>::operator()(const Position& pos) const {
705
706   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 2));
707   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
708
709   Square wbsq = pos.list<BISHOP>(strongSide)[0];
710   Square bbsq = pos.list<BISHOP>(weakSide)[0];
711
712   if (!opposite_colors(wbsq, bbsq))
713       return SCALE_FACTOR_NONE;
714
715   Square ksq = pos.king_square(weakSide);
716   Square psq1 = pos.list<PAWN>(strongSide)[0];
717   Square psq2 = pos.list<PAWN>(strongSide)[1];
718   Rank r1 = rank_of(psq1);
719   Rank r2 = rank_of(psq2);
720   Square blockSq1, blockSq2;
721
722   if (relative_rank(strongSide, psq1) > relative_rank(strongSide, psq2))
723   {
724       blockSq1 = psq1 + pawn_push(strongSide);
725       blockSq2 = make_square(file_of(psq2), rank_of(psq1));
726   }
727   else
728   {
729       blockSq1 = psq2 + pawn_push(strongSide);
730       blockSq2 = make_square(file_of(psq1), rank_of(psq2));
731   }
732
733   switch (distance<File>(psq1, psq2))
734   {
735   case 0:
736     // Both pawns are on the same file. It's an easy draw if the defender firmly
737     // controls some square in the frontmost pawn's path.
738     if (   file_of(ksq) == file_of(blockSq1)
739         && relative_rank(strongSide, ksq) >= relative_rank(strongSide, blockSq1)
740         && opposite_colors(ksq, wbsq))
741         return SCALE_FACTOR_DRAW;
742     else
743         return SCALE_FACTOR_NONE;
744
745   case 1:
746     // Pawns on adjacent files. It's a draw if the defender firmly controls the
747     // square in front of the frontmost pawn's path, and the square diagonally
748     // behind this square on the file of the other pawn.
749     if (   ksq == blockSq1
750         && opposite_colors(ksq, wbsq)
751         && (   bbsq == blockSq2
752             || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq2) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))
753             || distance(r1, r2) >= 2))
754         return SCALE_FACTOR_DRAW;
755
756     else if (   ksq == blockSq2
757              && opposite_colors(ksq, wbsq)
758              && (   bbsq == blockSq1
759                  || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq1) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))))
760         return SCALE_FACTOR_DRAW;
761     else
762         return SCALE_FACTOR_NONE;
763
764   default:
765     // The pawns are not on the same file or adjacent files. No scaling.
766     return SCALE_FACTOR_NONE;
767   }
768 }
769
770
771 /// KBP vs KN. There is a single rule: If the defending king is somewhere along
772 /// the path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as
773 /// the stronger side's bishop, it's a draw.
774 template<>
775 ScaleFactor Endgame<KBPKN>::operator()(const Position& pos) const {
776
777   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
778   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
779
780   Square pawnSq = pos.list<PAWN>(strongSide)[0];
781   Square strongBishopSq = pos.list<BISHOP>(strongSide)[0];
782   Square weakKingSq = pos.king_square(weakSide);
783
784   if (   file_of(weakKingSq) == file_of(pawnSq)
785       && relative_rank(strongSide, pawnSq) < relative_rank(strongSide, weakKingSq)
786       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
787           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
788       return SCALE_FACTOR_DRAW;
789
790   return SCALE_FACTOR_NONE;
791 }
792
793
794 /// KNP vs K. There is a single rule: if the pawn is a rook pawn on the 7th rank
795 /// and the defending king prevents the pawn from advancing, the position is drawn.
796 template<>
797 ScaleFactor Endgame<KNPK>::operator()(const Position& pos) const {
798
799   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg, 1));
800   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
801
802   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
803   Square pawnSq     = normalize(pos, strongSide, pos.list<PAWN>(strongSide)[0]);
804   Square weakKingSq = normalize(pos, strongSide, pos.king_square(weakSide));
805
806   if (pawnSq == SQ_A7 && distance(SQ_A8, weakKingSq) <= 1)
807       return SCALE_FACTOR_DRAW;
808
809   return SCALE_FACTOR_NONE;
810 }
811
812
813 /// KNP vs KB. If knight can block bishop from taking pawn, it's a win.
814 /// Otherwise the position is drawn.
815 template<>
816 ScaleFactor Endgame<KNPKB>::operator()(const Position& pos) const {
817
818   Square pawnSq = pos.list<PAWN>(strongSide)[0];
819   Square bishopSq = pos.list<BISHOP>(weakSide)[0];
820   Square weakKingSq = pos.king_square(weakSide);
821
822   // King needs to get close to promoting pawn to prevent knight from blocking.
823   // Rules for this are very tricky, so just approximate.
824   if (forward_bb(strongSide, pawnSq) & pos.attacks_from<BISHOP>(bishopSq))
825       return ScaleFactor(distance(weakKingSq, pawnSq));
826
827   return SCALE_FACTOR_NONE;
828 }
829
830
831 /// KP vs KP. This is done by removing the weakest side's pawn and probing the
832 /// KP vs K bitbase: If the weakest side has a draw without the pawn, it probably
833 /// has at least a draw with the pawn as well. The exception is when the stronger
834 /// side's pawn is far advanced and not on a rook file; in this case it is often
835 /// possible to win (e.g. 8/4k3/3p4/3P4/6K1/8/8/8 w - - 0 1).
836 template<>
837 ScaleFactor Endgame<KPKP>::operator()(const Position& pos) const {
838
839   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
840   assert(verify_material(pos, weakSide,   VALUE_ZERO, 1));
841
842   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
843   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.king_square(strongSide));
844   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.king_square(weakSide));
845   Square psq  = normalize(pos, strongSide, pos.list<PAWN>(strongSide)[0]);
846
847   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
848
849   // If the pawn has advanced to the fifth rank or further, and is not a
850   // rook pawn, it's too dangerous to assume that it's at least a draw.
851   if (rank_of(psq) >= RANK_5 && file_of(psq) != FILE_A)
852       return SCALE_FACTOR_NONE;
853
854   // Probe the KPK bitbase with the weakest side's pawn removed. If it's a draw,
855   // it's probably at least a draw even with the pawn.
856   return Bitbases::probe(wksq, psq, bksq, us) ? SCALE_FACTOR_NONE : SCALE_FACTOR_DRAW;
857 }