Small cleanups
[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   Copyright (C) 2015-2020 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
6
7   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
10   (at your option) any later version.
11
12   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15   GNU General Public License for more details.
16
17   You should have received a copy of the GNU General Public License
18   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19 */
20
21 #include <cassert>
22
23 #include "bitboard.h"
24 #include "endgame.h"
25 #include "movegen.h"
26
27 namespace {
28
29   // Used to drive the king towards the edge of the board
30   // in KX vs K and KQ vs KR endgames.
31   inline int push_to_edge(Square s) {
32       int rd = edge_distance(rank_of(s)), fd = edge_distance(file_of(s));
33       return 90 - (7 * fd * fd / 2 + 7 * rd * rd / 2);
34   }
35
36   // Used to drive the king towards A1H8 corners in KBN vs K endgames.
37   inline int push_to_corner(Square s) {
38       return abs(7 - rank_of(s) - file_of(s));
39   }
40
41   // Drive a piece close to or away from another piece
42   inline int push_close(Square s1, Square s2) { return 140 - 20 * distance(s1, s2); }
43   inline int push_away(Square s1, Square s2) { return 120 - push_close(s1, s2); }
44
45 #ifndef NDEBUG
46   bool verify_material(const Position& pos, Color c, Value npm, int pawnsCnt) {
47     return pos.non_pawn_material(c) == npm && pos.count<PAWN>(c) == pawnsCnt;
48   }
49 #endif
50
51   // Map the square as if strongSide is white and strongSide's only pawn
52   // is on the left half of the board.
53   Square normalize(const Position& pos, Color strongSide, Square sq) {
54
55     assert(pos.count<PAWN>(strongSide) == 1);
56
57     if (file_of(pos.square<PAWN>(strongSide)) >= FILE_E)
58         sq = flip_file(sq);
59
60     return strongSide == WHITE ? sq : flip_rank(sq);
61   }
62
63 } // namespace
64
65
66 namespace Endgames {
67
68   std::pair<Map<Value>, Map<ScaleFactor>> maps;
69
70   void init() {
71
72     add<KPK>("KPK");
73     add<KNNK>("KNNK");
74     add<KBNK>("KBNK");
75     add<KRKP>("KRKP");
76     add<KRKB>("KRKB");
77     add<KRKN>("KRKN");
78     add<KQKP>("KQKP");
79     add<KQKR>("KQKR");
80     add<KNNKP>("KNNKP");
81
82     add<KNPK>("KNPK");
83     add<KNPKB>("KNPKB");
84     add<KRPKR>("KRPKR");
85     add<KRPKB>("KRPKB");
86     add<KBPKB>("KBPKB");
87     add<KBPKN>("KBPKN");
88     add<KBPPKB>("KBPPKB");
89     add<KRPPKRP>("KRPPKRP");
90   }
91 }
92
93
94 /// Mate with KX vs K. This function is used to evaluate positions with
95 /// king and plenty of material vs a lone king. It simply gives the
96 /// attacking side a bonus for driving the defending king towards the edge
97 /// of the board, and for keeping the distance between the two kings small.
98 template<>
99 Value Endgame<KXK>::operator()(const Position& pos) const {
100
101   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
102   assert(!pos.checkers()); // Eval is never called when in check
103
104   // Stalemate detection with lone king
105   if (pos.side_to_move() == weakSide && !MoveList<LEGAL>(pos).size())
106       return VALUE_DRAW;
107
108   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
109   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
110
111   Value result =  pos.non_pawn_material(strongSide)
112                 + pos.count<PAWN>(strongSide) * PawnValueEg
113                 + push_to_edge(loserKSq)
114                 + push_close(winnerKSq, loserKSq);
115
116   if (   pos.count<QUEEN>(strongSide)
117       || pos.count<ROOK>(strongSide)
118       ||(pos.count<BISHOP>(strongSide) && pos.count<KNIGHT>(strongSide))
119       || (   (pos.pieces(strongSide, BISHOP) & ~DarkSquares)
120           && (pos.pieces(strongSide, BISHOP) &  DarkSquares)))
121       result = std::min(result + VALUE_KNOWN_WIN, VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY - 1);
122
123   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
124 }
125
126
127 /// Mate with KBN vs K. This is similar to KX vs K, but we have to drive the
128 /// defending king towards a corner square that our bishop attacks.
129 template<>
130 Value Endgame<KBNK>::operator()(const Position& pos) const {
131
132   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg + BishopValueMg, 0));
133   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
134
135   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
136   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
137   Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
138
139   // If our bishop does not attack A1/H8, we flip the enemy king square
140   // to drive to opposite corners (A8/H1).
141
142   Value result =  (VALUE_KNOWN_WIN + 3520)
143                 + push_close(winnerKSq, loserKSq)
144                 + 420 * push_to_corner(opposite_colors(bishopSq, SQ_A1) ? flip_file(loserKSq) : loserKSq);
145
146   assert(abs(result) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY);
147   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
148 }
149
150
151 /// KP vs K. This endgame is evaluated with the help of a bitbase
152 template<>
153 Value Endgame<KPK>::operator()(const Position& pos) const {
154
155   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
156   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
157
158   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
159   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
160   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
161   Square psq  = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
162
163   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
164
165   if (!Bitbases::probe(wksq, psq, bksq, us))
166       return VALUE_DRAW;
167
168   Value result = VALUE_KNOWN_WIN + PawnValueEg + Value(rank_of(psq));
169
170   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
171 }
172
173
174 /// KR vs KP. This is a somewhat tricky endgame to evaluate precisely without
175 /// a bitbase. The function below returns drawish scores when the pawn is
176 /// far advanced with support of the king, while the attacking king is far
177 /// away.
178 template<>
179 Value Endgame<KRKP>::operator()(const Position& pos) const {
180
181   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
182   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
183
184   Square wksq = relative_square(strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
185   Square bksq = relative_square(strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
186   Square rsq  = relative_square(strongSide, pos.square<ROOK>(strongSide));
187   Square psq  = relative_square(strongSide, pos.square<PAWN>(weakSide));
188
189   Square queeningSq = make_square(file_of(psq), RANK_1);
190   Value result;
191
192   // If the stronger side's king is in front of the pawn, it's a win
193   if (forward_file_bb(WHITE, wksq) & psq)
194       result = RookValueEg - distance(wksq, psq);
195
196   // If the weaker side's king is too far from the pawn and the rook,
197   // it's a win.
198   else if (   distance(bksq, psq) >= 3 + (pos.side_to_move() == weakSide)
199            && distance(bksq, rsq) >= 3)
200       result = RookValueEg - distance(wksq, psq);
201
202   // If the pawn is far advanced and supported by the defending king,
203   // the position is drawish
204   else if (   rank_of(bksq) <= RANK_3
205            && distance(bksq, psq) == 1
206            && rank_of(wksq) >= RANK_4
207            && distance(wksq, psq) > 2 + (pos.side_to_move() == strongSide))
208       result = Value(80) - 8 * distance(wksq, psq);
209
210   else
211       result =  Value(200) - 8 * (  distance(wksq, psq + SOUTH)
212                                   - distance(bksq, psq + SOUTH)
213                                   - distance(psq, queeningSq));
214
215   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
216 }
217
218
219 /// KR vs KB. This is very simple, and always returns drawish scores. The
220 /// score is slightly bigger when the defending king is close to the edge.
221 template<>
222 Value Endgame<KRKB>::operator()(const Position& pos) const {
223
224   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
225   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
226
227   Value result = Value(push_to_edge(pos.square<KING>(weakSide)));
228   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
229 }
230
231
232 /// KR vs KN. The attacking side has slightly better winning chances than
233 /// in KR vs KB, particularly if the king and the knight are far apart.
234 template<>
235 Value Endgame<KRKN>::operator()(const Position& pos) const {
236
237   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
238   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
239
240   Square bksq = pos.square<KING>(weakSide);
241   Square bnsq = pos.square<KNIGHT>(weakSide);
242   Value result = Value(push_to_edge(bksq) + push_away(bksq, bnsq));
243   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
244 }
245
246
247 /// KQ vs KP. In general, this is a win for the stronger side, but there are a
248 /// few important exceptions. A pawn on 7th rank and on the A,C,F or H files
249 /// with a king positioned next to it can be a draw, so in that case, we only
250 /// use the distance between the kings.
251 template<>
252 Value Endgame<KQKP>::operator()(const Position& pos) const {
253
254   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
255   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
256
257   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
258   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
259   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(weakSide);
260
261   Value result = Value(push_close(winnerKSq, loserKSq));
262
263   if (   relative_rank(weakSide, pawnSq) != RANK_7
264       || distance(loserKSq, pawnSq) != 1
265       || ((FileBBB | FileDBB | FileEBB | FileGBB) & pawnSq))
266       result += QueenValueEg - PawnValueEg;
267
268   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
269 }
270
271
272 /// KQ vs KR.  This is almost identical to KX vs K:  We give the attacking
273 /// king a bonus for having the kings close together, and for forcing the
274 /// defending king towards the edge. If we also take care to avoid null move for
275 /// the defending side in the search, this is usually sufficient to win KQ vs KR.
276 template<>
277 Value Endgame<KQKR>::operator()(const Position& pos) const {
278
279   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
280   assert(verify_material(pos, weakSide, RookValueMg, 0));
281
282   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
283   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
284
285   Value result =  QueenValueEg
286                 - RookValueEg
287                 + push_to_edge(loserKSq)
288                 + push_close(winnerKSq, loserKSq);
289
290   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
291 }
292
293
294 /// KNN vs KP. Very drawish, but there are some mate opportunities if we can
295 //  press the weakSide King to a corner before the pawn advances too much.
296 template<>
297 Value Endgame<KNNKP>::operator()(const Position& pos) const {
298
299   assert(verify_material(pos, strongSide, 2 * KnightValueMg, 0));
300   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
301
302   Value result =      PawnValueEg
303                +  2 * push_to_edge(pos.square<KING>(weakSide))
304                - 10 * relative_rank(weakSide, pos.square<PAWN>(weakSide));
305
306   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
307 }
308
309
310 /// Some cases of trivial draws
311 template<> Value Endgame<KNNK>::operator()(const Position&) const { return VALUE_DRAW; }
312
313
314 /// KB and one or more pawns vs K. It checks for draws with rook pawns and
315 /// a bishop of the wrong color. If such a draw is detected, SCALE_FACTOR_DRAW
316 /// is returned. If not, the return value is SCALE_FACTOR_NONE, i.e. no scaling
317 /// will be used.
318 template<>
319 ScaleFactor Endgame<KBPsK>::operator()(const Position& pos) const {
320
321   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == BishopValueMg);
322   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 1);
323
324   // No assertions about the material of weakSide, because we want draws to
325   // be detected even when the weaker side has some pawns.
326
327   Bitboard strongPawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
328   Bitboard allPawns = pos.pieces(PAWN);
329
330   // All strongSide pawns are on a single rook file?
331   if (!(strongPawns & ~FileABB) || !(strongPawns & ~FileHBB))
332   {
333       Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
334       Square queeningSq = relative_square(strongSide, make_square(file_of(lsb(strongPawns)), RANK_8));
335       Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
336
337       if (   opposite_colors(queeningSq, bishopSq)
338           && distance(queeningSq, weakKingSq) <= 1)
339           return SCALE_FACTOR_DRAW;
340   }
341
342   // If all the pawns are on the same B or G file, then it's potentially a draw
343   if ((!(allPawns & ~FileBBB) || !(allPawns & ~FileGBB))
344       && pos.non_pawn_material(weakSide) == 0
345       && pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1)
346   {
347       // Get the least advanced weakSide pawn
348       Square weakPawnSq = frontmost_sq(strongSide, pos.pieces(weakSide, PAWN));
349
350       Square strongKingSq = pos.square<KING>(strongSide);
351       Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
352       Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
353
354       // There's potential for a draw if our pawn is blocked on the 7th rank,
355       // the bishop cannot attack it or they only have one pawn left
356       if (   relative_rank(strongSide, weakPawnSq) == RANK_7
357           && (strongPawns & (weakPawnSq + pawn_push(weakSide)))
358           && (opposite_colors(bishopSq, weakPawnSq) || !more_than_one(strongPawns)))
359       {
360           int strongKingDist = distance(weakPawnSq, strongKingSq);
361           int weakKingDist = distance(weakPawnSq, weakKingSq);
362
363           // It's a draw if the weak king is on its back two ranks, within 2
364           // squares of the blocking pawn and the strong king is not
365           // closer. (I think this rule only fails in practically
366           // unreachable positions such as 5k1K/6p1/6P1/8/8/3B4/8/8 w
367           // and positions where qsearch will immediately correct the
368           // problem such as 8/4k1p1/6P1/1K6/3B4/8/8/8 w)
369           if (   relative_rank(strongSide, weakKingSq) >= RANK_7
370               && weakKingDist <= 2
371               && weakKingDist <= strongKingDist)
372               return SCALE_FACTOR_DRAW;
373       }
374   }
375
376   return SCALE_FACTOR_NONE;
377 }
378
379
380 /// KQ vs KR and one or more pawns. It tests for fortress draws with a rook on
381 /// the third rank defended by a pawn.
382 template<>
383 ScaleFactor Endgame<KQKRPs>::operator()(const Position& pos) const {
384
385   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
386   assert(pos.count<ROOK>(weakSide) == 1);
387   assert(pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1);
388
389   Square kingSq = pos.square<KING>(weakSide);
390   Square rsq = pos.square<ROOK>(weakSide);
391
392   if (    relative_rank(weakSide, kingSq) <= RANK_2
393       &&  relative_rank(weakSide, pos.square<KING>(strongSide)) >= RANK_4
394       &&  relative_rank(weakSide, rsq) == RANK_3
395       && (  pos.pieces(weakSide, PAWN)
396           & pos.attacks_from<KING>(kingSq)
397           & pos.attacks_from<PAWN>(rsq, strongSide)))
398           return SCALE_FACTOR_DRAW;
399
400   return SCALE_FACTOR_NONE;
401 }
402
403
404 /// KRP vs KR. This function knows a handful of the most important classes of
405 /// drawn positions, but is far from perfect. It would probably be a good idea
406 /// to add more knowledge in the future.
407 ///
408 /// It would also be nice to rewrite the actual code for this function,
409 /// which is mostly copied from Glaurung 1.x, and isn't very pretty.
410 template<>
411 ScaleFactor Endgame<KRPKR>::operator()(const Position& pos) const {
412
413   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
414   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 0));
415
416   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
417   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
418   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
419   Square wrsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<ROOK>(strongSide));
420   Square wpsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
421   Square brsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<ROOK>(weakSide));
422
423   File f = file_of(wpsq);
424   Rank r = rank_of(wpsq);
425   Square queeningSq = make_square(f, RANK_8);
426   int tempo = (pos.side_to_move() == strongSide);
427
428   // If the pawn is not too far advanced and the defending king defends the
429   // queening square, use the third-rank defence.
430   if (   r <= RANK_5
431       && distance(bksq, queeningSq) <= 1
432       && wksq <= SQ_H5
433       && (rank_of(brsq) == RANK_6 || (r <= RANK_3 && rank_of(wrsq) != RANK_6)))
434       return SCALE_FACTOR_DRAW;
435
436   // The defending side saves a draw by checking from behind in case the pawn
437   // has advanced to the 6th rank with the king behind.
438   if (   r == RANK_6
439       && distance(bksq, queeningSq) <= 1
440       && rank_of(wksq) + tempo <= RANK_6
441       && (rank_of(brsq) == RANK_1 || (!tempo && distance<File>(brsq, wpsq) >= 3)))
442       return SCALE_FACTOR_DRAW;
443
444   if (   r >= RANK_6
445       && bksq == queeningSq
446       && rank_of(brsq) == RANK_1
447       && (!tempo || distance(wksq, wpsq) >= 2))
448       return SCALE_FACTOR_DRAW;
449
450   // White pawn on a7 and rook on a8 is a draw if black's king is on g7 or h7
451   // and the black rook is behind the pawn.
452   if (   wpsq == SQ_A7
453       && wrsq == SQ_A8
454       && (bksq == SQ_H7 || bksq == SQ_G7)
455       && file_of(brsq) == FILE_A
456       && (rank_of(brsq) <= RANK_3 || file_of(wksq) >= FILE_D || rank_of(wksq) <= RANK_5))
457       return SCALE_FACTOR_DRAW;
458
459   // If the defending king blocks the pawn and the attacking king is too far
460   // away, it's a draw.
461   if (   r <= RANK_5
462       && bksq == wpsq + NORTH
463       && distance(wksq, wpsq) - tempo >= 2
464       && distance(wksq, brsq) - tempo >= 2)
465       return SCALE_FACTOR_DRAW;
466
467   // Pawn on the 7th rank supported by the rook from behind usually wins if the
468   // attacking king is closer to the queening square than the defending king,
469   // and the defending king cannot gain tempi by threatening the attacking rook.
470   if (   r == RANK_7
471       && f != FILE_A
472       && file_of(wrsq) == f
473       && wrsq != queeningSq
474       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
475       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, wrsq) + tempo))
476       return ScaleFactor(SCALE_FACTOR_MAX - 2 * distance(wksq, queeningSq));
477
478   // Similar to the above, but with the pawn further back
479   if (   f != FILE_A
480       && file_of(wrsq) == f
481       && wrsq < wpsq
482       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
483       && (distance(wksq, wpsq + NORTH) < distance(bksq, wpsq + NORTH) - 2 + tempo)
484       && (  distance(bksq, wrsq) + tempo >= 3
485           || (    distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, wrsq) + tempo
486               && (distance(wksq, wpsq + NORTH) < distance(bksq, wrsq) + tempo))))
487       return ScaleFactor(  SCALE_FACTOR_MAX
488                          - 8 * distance(wpsq, queeningSq)
489                          - 2 * distance(wksq, queeningSq));
490
491   // If the pawn is not far advanced and the defending king is somewhere in
492   // the pawn's path, it's probably a draw.
493   if (r <= RANK_4 && bksq > wpsq)
494   {
495       if (file_of(bksq) == file_of(wpsq))
496           return ScaleFactor(10);
497       if (   distance<File>(bksq, wpsq) == 1
498           && distance(wksq, bksq) > 2)
499           return ScaleFactor(24 - 2 * distance(wksq, bksq));
500   }
501   return SCALE_FACTOR_NONE;
502 }
503
504 template<>
505 ScaleFactor Endgame<KRPKB>::operator()(const Position& pos) const {
506
507   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
508   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
509
510   // Test for a rook pawn
511   if (pos.pieces(PAWN) & (FileABB | FileHBB))
512   {
513       Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
514       Square bsq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
515       Square psq = pos.square<PAWN>(strongSide);
516       Rank rk = relative_rank(strongSide, psq);
517       Direction push = pawn_push(strongSide);
518
519       // If the pawn is on the 5th rank and the pawn (currently) is on
520       // the same color square as the bishop then there is a chance of
521       // a fortress. Depending on the king position give a moderate
522       // reduction or a stronger one if the defending king is near the
523       // corner but not trapped there.
524       if (rk == RANK_5 && !opposite_colors(bsq, psq))
525       {
526           int d = distance(psq + 3 * push, ksq);
527
528           if (d <= 2 && !(d == 0 && ksq == pos.square<KING>(strongSide) + 2 * push))
529               return ScaleFactor(24);
530           else
531               return ScaleFactor(48);
532       }
533
534       // When the pawn has moved to the 6th rank we can be fairly sure
535       // it's drawn if the bishop attacks the square in front of the
536       // pawn from a reasonable distance and the defending king is near
537       // the corner
538       if (   rk == RANK_6
539           && distance(psq + 2 * push, ksq) <= 1
540           && (PseudoAttacks[BISHOP][bsq] & (psq + push))
541           && distance<File>(bsq, psq) >= 2)
542           return ScaleFactor(8);
543   }
544
545   return SCALE_FACTOR_NONE;
546 }
547
548 /// KRPP vs KRP. There is just a single rule: if the stronger side has no passed
549 /// pawns and the defending king is actively placed, the position is drawish.
550 template<>
551 ScaleFactor Endgame<KRPPKRP>::operator()(const Position& pos) const {
552
553   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 2));
554   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 1));
555
556   Square wpsq1 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[0];
557   Square wpsq2 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[1];
558   Square bksq = pos.square<KING>(weakSide);
559
560   // Does the stronger side have a passed pawn?
561   if (pos.pawn_passed(strongSide, wpsq1) || pos.pawn_passed(strongSide, wpsq2))
562       return SCALE_FACTOR_NONE;
563
564   Rank r = std::max(relative_rank(strongSide, wpsq1), relative_rank(strongSide, wpsq2));
565
566   if (   distance<File>(bksq, wpsq1) <= 1
567       && distance<File>(bksq, wpsq2) <= 1
568       && relative_rank(strongSide, bksq) > r)
569   {
570       assert(r > RANK_1 && r < RANK_7);
571       return ScaleFactor(7 * r);
572   }
573   return SCALE_FACTOR_NONE;
574 }
575
576
577 /// K and two or more pawns vs K. There is just a single rule here: If all pawns
578 /// are on the same rook file and are blocked by the defending king, it's a draw.
579 template<>
580 ScaleFactor Endgame<KPsK>::operator()(const Position& pos) const {
581
582   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == VALUE_ZERO);
583   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 2);
584   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
585
586   Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
587   Bitboard pawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
588
589   // If all pawns are ahead of the king on a single rook file, it's a draw.
590   if (!((pawns & ~FileABB) || (pawns & ~FileHBB)) &&
591       !(pawns & ~passed_pawn_span(weakSide, ksq)))
592       return SCALE_FACTOR_DRAW;
593
594   return SCALE_FACTOR_NONE;
595 }
596
597
598 /// KBP vs KB. There are two rules: if the defending king is somewhere along the
599 /// path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as the
600 /// stronger side's bishop, it's a draw. If the two bishops have opposite color,
601 /// it's almost always a draw.
602 template<>
603 ScaleFactor Endgame<KBPKB>::operator()(const Position& pos) const {
604
605   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
606   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
607
608   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
609   Square strongBishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
610   Square weakBishopSq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
611   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
612
613   // Case 1: Defending king blocks the pawn, and cannot be driven away
614   if (   (forward_file_bb(strongSide, pawnSq) & weakKingSq)
615       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
616           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
617       return SCALE_FACTOR_DRAW;
618
619   // Case 2: Opposite colored bishops
620   if (opposite_colors(strongBishopSq, weakBishopSq))
621       return SCALE_FACTOR_DRAW;
622
623   return SCALE_FACTOR_NONE;
624 }
625
626
627 /// KBPP vs KB. It detects a few basic draws with opposite-colored bishops
628 template<>
629 ScaleFactor Endgame<KBPPKB>::operator()(const Position& pos) const {
630
631   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 2));
632   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
633
634   Square wbsq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
635   Square bbsq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
636
637   if (!opposite_colors(wbsq, bbsq))
638       return SCALE_FACTOR_NONE;
639
640   Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
641   Square psq1 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[0];
642   Square psq2 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[1];
643   Square blockSq1, blockSq2;
644
645   if (relative_rank(strongSide, psq1) > relative_rank(strongSide, psq2))
646   {
647       blockSq1 = psq1 + pawn_push(strongSide);
648       blockSq2 = make_square(file_of(psq2), rank_of(psq1));
649   }
650   else
651   {
652       blockSq1 = psq2 + pawn_push(strongSide);
653       blockSq2 = make_square(file_of(psq1), rank_of(psq2));
654   }
655
656   switch (distance<File>(psq1, psq2))
657   {
658   case 0:
659     // Both pawns are on the same file. It's an easy draw if the defender firmly
660     // controls some square in the frontmost pawn's path.
661     if (   file_of(ksq) == file_of(blockSq1)
662         && relative_rank(strongSide, ksq) >= relative_rank(strongSide, blockSq1)
663         && opposite_colors(ksq, wbsq))
664         return SCALE_FACTOR_DRAW;
665     else
666         return SCALE_FACTOR_NONE;
667
668   case 1:
669     // Pawns on adjacent files. It's a draw if the defender firmly controls the
670     // square in front of the frontmost pawn's path, and the square diagonally
671     // behind this square on the file of the other pawn.
672     if (   ksq == blockSq1
673         && opposite_colors(ksq, wbsq)
674         && (   bbsq == blockSq2
675             || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq2) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))
676             || distance<Rank>(psq1, psq2) >= 2))
677         return SCALE_FACTOR_DRAW;
678
679     else if (   ksq == blockSq2
680              && opposite_colors(ksq, wbsq)
681              && (   bbsq == blockSq1
682                  || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq1) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))))
683         return SCALE_FACTOR_DRAW;
684     else
685         return SCALE_FACTOR_NONE;
686
687   default:
688     // The pawns are not on the same file or adjacent files. No scaling.
689     return SCALE_FACTOR_NONE;
690   }
691 }
692
693
694 /// KBP vs KN. There is a single rule: If the defending king is somewhere along
695 /// the path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as
696 /// the stronger side's bishop, it's a draw.
697 template<>
698 ScaleFactor Endgame<KBPKN>::operator()(const Position& pos) const {
699
700   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
701   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
702
703   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
704   Square strongBishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
705   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
706
707   if (   file_of(weakKingSq) == file_of(pawnSq)
708       && relative_rank(strongSide, pawnSq) < relative_rank(strongSide, weakKingSq)
709       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
710           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
711       return SCALE_FACTOR_DRAW;
712
713   return SCALE_FACTOR_NONE;
714 }
715
716
717 /// KNP vs K. There is a single rule: if the pawn is a rook pawn on the 7th rank
718 /// and the defending king prevents the pawn from advancing, the position is drawn.
719 template<>
720 ScaleFactor Endgame<KNPK>::operator()(const Position& pos) const {
721
722   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg, 1));
723   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
724
725   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
726   Square pawnSq     = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
727   Square weakKingSq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
728
729   if (pawnSq == SQ_A7 && distance(SQ_A8, weakKingSq) <= 1)
730       return SCALE_FACTOR_DRAW;
731
732   return SCALE_FACTOR_NONE;
733 }
734
735
736 /// KNP vs KB. If knight can block bishop from taking pawn, it's a win.
737 /// Otherwise the position is drawn.
738 template<>
739 ScaleFactor Endgame<KNPKB>::operator()(const Position& pos) const {
740
741   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg, 1));
742   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
743
744   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
745   Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
746   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
747
748   // King needs to get close to promoting pawn to prevent knight from blocking.
749   // Rules for this are very tricky, so just approximate.
750   if (forward_file_bb(strongSide, pawnSq) & pos.attacks_from<BISHOP>(bishopSq))
751       return ScaleFactor(distance(weakKingSq, pawnSq));
752
753   return SCALE_FACTOR_NONE;
754 }
755
756
757 /// KP vs KP. This is done by removing the weakest side's pawn and probing the
758 /// KP vs K bitbase: If the weakest side has a draw without the pawn, it probably
759 /// has at least a draw with the pawn as well. The exception is when the stronger
760 /// side's pawn is far advanced and not on a rook file; in this case it is often
761 /// possible to win (e.g. 8/4k3/3p4/3P4/6K1/8/8/8 w - - 0 1).
762 template<>
763 ScaleFactor Endgame<KPKP>::operator()(const Position& pos) const {
764
765   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
766   assert(verify_material(pos, weakSide,   VALUE_ZERO, 1));
767
768   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
769   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
770   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
771   Square psq  = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
772
773   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
774
775   // If the pawn has advanced to the fifth rank or further, and is not a
776   // rook pawn, it's too dangerous to assume that it's at least a draw.
777   if (rank_of(psq) >= RANK_5 && file_of(psq) != FILE_A)
778       return SCALE_FACTOR_NONE;
779
780   // Probe the KPK bitbase with the weakest side's pawn removed. If it's a draw,
781   // it's probably at least a draw even with the pawn.
782   return Bitbases::probe(wksq, psq, bksq, us) ? SCALE_FACTOR_NONE : SCALE_FACTOR_DRAW;
783 }