Slight tidy up in endgame machinery
[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) 2015-2018 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
6
7   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
10   (at your option) any later version.
11
12   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15   GNU General Public License for more details.
16
17   You should have received a copy of the GNU General Public License
18   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19 */
20
21 #include <algorithm>
22 #include <cassert>
23
24 #include "bitboard.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   constexpr 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   constexpr 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   constexpr int PushClose[8] = { 0, 0, 100, 80, 60, 40, 20, 10 };
60   constexpr int PushAway [8] = { 0, 5, 20, 40, 60, 80, 90, 100 };
61
62   // Pawn Rank based scaling factors used in KRPPKRP endgame
63   constexpr int KRPPKRPScaleFactors[RANK_NB] = { 0, 9, 10, 14, 21, 44, 0, 0 };
64
65 #ifndef NDEBUG
66   bool verify_material(const Position& pos, Color c, Value npm, int pawnsCnt) {
67     return pos.non_pawn_material(c) == npm && pos.count<PAWN>(c) == pawnsCnt;
68   }
69 #endif
70
71   // Map the square as if strongSide is white and strongSide's only pawn
72   // is on the left half of the board.
73   Square normalize(const Position& pos, Color strongSide, Square sq) {
74
75     assert(pos.count<PAWN>(strongSide) == 1);
76
77     if (file_of(pos.square<PAWN>(strongSide)) >= FILE_E)
78         sq = Square(sq ^ 7); // Mirror SQ_H1 -> SQ_A1
79
80     if (strongSide == BLACK)
81         sq = ~sq;
82
83     return sq;
84   }
85
86 } // namespace
87
88
89 /// Mate with KX vs K. This function is used to evaluate positions with
90 /// king and plenty of material vs a lone king. It simply gives the
91 /// attacking side a bonus for driving the defending king towards the edge
92 /// of the board, and for keeping the distance between the two kings small.
93 template<>
94 Value Endgame<KXK>::operator()(const Position& pos) const {
95
96   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
97   assert(!pos.checkers()); // Eval is never called when in check
98
99   // Stalemate detection with lone king
100   if (pos.side_to_move() == weakSide && !MoveList<LEGAL>(pos).size())
101       return VALUE_DRAW;
102
103   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
104   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
105
106   Value result =  pos.non_pawn_material(strongSide)
107                 + pos.count<PAWN>(strongSide) * PawnValueEg
108                 + PushToEdges[loserKSq]
109                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)];
110
111   if (   pos.count<QUEEN>(strongSide)
112       || pos.count<ROOK>(strongSide)
113       ||(pos.count<BISHOP>(strongSide) && pos.count<KNIGHT>(strongSide))
114       || (   (pos.pieces(strongSide, BISHOP) & ~DarkSquares)
115           && (pos.pieces(strongSide, BISHOP) &  DarkSquares)))
116       result = std::min(result + VALUE_KNOWN_WIN, VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1);
117
118   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
119 }
120
121
122 /// Mate with KBN vs K. This is similar to KX vs K, but we have to drive the
123 /// defending king towards a corner square of the right color.
124 template<>
125 Value Endgame<KBNK>::operator()(const Position& pos) const {
126
127   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg + BishopValueMg, 0));
128   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
129
130   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
131   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
132   Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
133
134   // kbnk_mate_table() tries to drive toward corners A1 or H8. If we have a
135   // bishop that cannot reach the above squares, we flip the kings in order
136   // to drive the enemy toward corners A8 or H1.
137   if (opposite_colors(bishopSq, SQ_A1))
138   {
139       winnerKSq = ~winnerKSq;
140       loserKSq  = ~loserKSq;
141   }
142
143   Value result =  VALUE_KNOWN_WIN
144                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)]
145                 + PushToCorners[loserKSq];
146
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(PushToEdges[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(PushToEdges[bksq] + PushAway[distance(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(PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)]);
262
263   if (   relative_rank(weakSide, pawnSq) != RANK_7
264       || distance(loserKSq, pawnSq) != 1
265       || !((FileABB | FileCBB | FileFBB | FileHBB) & 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                 + PushToEdges[loserKSq]
288                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)];
289
290   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
291 }
292
293
294 /// Some cases of trivial draws
295 template<> Value Endgame<KNNK>::operator()(const Position&) const { return VALUE_DRAW; }
296
297
298 /// KB and one or more pawns vs K. It checks for draws with rook pawns and
299 /// a bishop of the wrong color. If such a draw is detected, SCALE_FACTOR_DRAW
300 /// is returned. If not, the return value is SCALE_FACTOR_NONE, i.e. no scaling
301 /// will be used.
302 template<>
303 ScaleFactor Endgame<KBPsK>::operator()(const Position& pos) const {
304
305   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == BishopValueMg);
306   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 1);
307
308   // No assertions about the material of weakSide, because we want draws to
309   // be detected even when the weaker side has some pawns.
310
311   Bitboard pawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
312   File pawnsFile = file_of(lsb(pawns));
313
314   // All pawns are on a single rook file?
315   if (    (pawnsFile == FILE_A || pawnsFile == FILE_H)
316       && !(pawns & ~file_bb(pawnsFile)))
317   {
318       Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
319       Square queeningSq = relative_square(strongSide, make_square(pawnsFile, RANK_8));
320       Square kingSq = pos.square<KING>(weakSide);
321
322       if (   opposite_colors(queeningSq, bishopSq)
323           && distance(queeningSq, kingSq) <= 1)
324           return SCALE_FACTOR_DRAW;
325   }
326
327   // If all the pawns are on the same B or G file, then it's potentially a draw
328   if (    (pawnsFile == FILE_B || pawnsFile == FILE_G)
329       && !(pos.pieces(PAWN) & ~file_bb(pawnsFile))
330       && pos.non_pawn_material(weakSide) == 0
331       && pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1)
332   {
333       // Get weakSide pawn that is closest to the home rank
334       Square weakPawnSq = backmost_sq(weakSide, pos.pieces(weakSide, PAWN));
335
336       Square strongKingSq = pos.square<KING>(strongSide);
337       Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
338       Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
339
340       // There's potential for a draw if our pawn is blocked on the 7th rank,
341       // the bishop cannot attack it or they only have one pawn left
342       if (   relative_rank(strongSide, weakPawnSq) == RANK_7
343           && (pos.pieces(strongSide, PAWN) & (weakPawnSq + pawn_push(weakSide)))
344           && (opposite_colors(bishopSq, weakPawnSq) || pos.count<PAWN>(strongSide) == 1))
345       {
346           int strongKingDist = distance(weakPawnSq, strongKingSq);
347           int weakKingDist = distance(weakPawnSq, weakKingSq);
348
349           // It's a draw if the weak king is on its back two ranks, within 2
350           // squares of the blocking pawn and the strong king is not
351           // closer. (I think this rule only fails in practically
352           // unreachable positions such as 5k1K/6p1/6P1/8/8/3B4/8/8 w
353           // and positions where qsearch will immediately correct the
354           // problem such as 8/4k1p1/6P1/1K6/3B4/8/8/8 w)
355           if (   relative_rank(strongSide, weakKingSq) >= RANK_7
356               && weakKingDist <= 2
357               && weakKingDist <= strongKingDist)
358               return SCALE_FACTOR_DRAW;
359       }
360   }
361
362   return SCALE_FACTOR_NONE;
363 }
364
365
366 /// KQ vs KR and one or more pawns. It tests for fortress draws with a rook on
367 /// the third rank defended by a pawn.
368 template<>
369 ScaleFactor Endgame<KQKRPs>::operator()(const Position& pos) const {
370
371   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
372   assert(pos.count<ROOK>(weakSide) == 1);
373   assert(pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1);
374
375   Square kingSq = pos.square<KING>(weakSide);
376   Square rsq = pos.square<ROOK>(weakSide);
377
378   if (    relative_rank(weakSide, kingSq) <= RANK_2
379       &&  relative_rank(weakSide, pos.square<KING>(strongSide)) >= RANK_4
380       &&  relative_rank(weakSide, rsq) == RANK_3
381       && (  pos.pieces(weakSide, PAWN)
382           & pos.attacks_from<KING>(kingSq)
383           & pos.attacks_from<PAWN>(rsq, strongSide)))
384           return SCALE_FACTOR_DRAW;
385
386   return SCALE_FACTOR_NONE;
387 }
388
389
390 /// KRP vs KR. This function knows a handful of the most important classes of
391 /// drawn positions, but is far from perfect. It would probably be a good idea
392 /// to add more knowledge in the future.
393 ///
394 /// It would also be nice to rewrite the actual code for this function,
395 /// which is mostly copied from Glaurung 1.x, and isn't very pretty.
396 template<>
397 ScaleFactor Endgame<KRPKR>::operator()(const Position& pos) const {
398
399   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
400   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 0));
401
402   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
403   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
404   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
405   Square wrsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<ROOK>(strongSide));
406   Square wpsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
407   Square brsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<ROOK>(weakSide));
408
409   File f = file_of(wpsq);
410   Rank r = rank_of(wpsq);
411   Square queeningSq = make_square(f, RANK_8);
412   int tempo = (pos.side_to_move() == strongSide);
413
414   // If the pawn is not too far advanced and the defending king defends the
415   // queening square, use the third-rank defence.
416   if (   r <= RANK_5
417       && distance(bksq, queeningSq) <= 1
418       && wksq <= SQ_H5
419       && (rank_of(brsq) == RANK_6 || (r <= RANK_3 && rank_of(wrsq) != RANK_6)))
420       return SCALE_FACTOR_DRAW;
421
422   // The defending side saves a draw by checking from behind in case the pawn
423   // has advanced to the 6th rank with the king behind.
424   if (   r == RANK_6
425       && distance(bksq, queeningSq) <= 1
426       && rank_of(wksq) + tempo <= RANK_6
427       && (rank_of(brsq) == RANK_1 || (!tempo && distance<File>(brsq, wpsq) >= 3)))
428       return SCALE_FACTOR_DRAW;
429
430   if (   r >= RANK_6
431       && bksq == queeningSq
432       && rank_of(brsq) == RANK_1
433       && (!tempo || distance(wksq, wpsq) >= 2))
434       return SCALE_FACTOR_DRAW;
435
436   // White pawn on a7 and rook on a8 is a draw if black's king is on g7 or h7
437   // and the black rook is behind the pawn.
438   if (   wpsq == SQ_A7
439       && wrsq == SQ_A8
440       && (bksq == SQ_H7 || bksq == SQ_G7)
441       && file_of(brsq) == FILE_A
442       && (rank_of(brsq) <= RANK_3 || file_of(wksq) >= FILE_D || rank_of(wksq) <= RANK_5))
443       return SCALE_FACTOR_DRAW;
444
445   // If the defending king blocks the pawn and the attacking king is too far
446   // away, it's a draw.
447   if (   r <= RANK_5
448       && bksq == wpsq + NORTH
449       && distance(wksq, wpsq) - tempo >= 2
450       && distance(wksq, brsq) - tempo >= 2)
451       return SCALE_FACTOR_DRAW;
452
453   // Pawn on the 7th rank supported by the rook from behind usually wins if the
454   // attacking king is closer to the queening square than the defending king,
455   // and the defending king cannot gain tempi by threatening the attacking rook.
456   if (   r == RANK_7
457       && f != FILE_A
458       && file_of(wrsq) == f
459       && wrsq != queeningSq
460       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
461       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, wrsq) + tempo))
462       return ScaleFactor(SCALE_FACTOR_MAX - 2 * distance(wksq, queeningSq));
463
464   // Similar to the above, but with the pawn further back
465   if (   f != FILE_A
466       && file_of(wrsq) == f
467       && wrsq < wpsq
468       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
469       && (distance(wksq, wpsq + NORTH) < distance(bksq, wpsq + NORTH) - 2 + tempo)
470       && (  distance(bksq, wrsq) + tempo >= 3
471           || (    distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, wrsq) + tempo
472               && (distance(wksq, wpsq + NORTH) < distance(bksq, wrsq) + tempo))))
473       return ScaleFactor(  SCALE_FACTOR_MAX
474                          - 8 * distance(wpsq, queeningSq)
475                          - 2 * distance(wksq, queeningSq));
476
477   // If the pawn is not far advanced and the defending king is somewhere in
478   // the pawn's path, it's probably a draw.
479   if (r <= RANK_4 && bksq > wpsq)
480   {
481       if (file_of(bksq) == file_of(wpsq))
482           return ScaleFactor(10);
483       if (   distance<File>(bksq, wpsq) == 1
484           && distance(wksq, bksq) > 2)
485           return ScaleFactor(24 - 2 * distance(wksq, bksq));
486   }
487   return SCALE_FACTOR_NONE;
488 }
489
490 template<>
491 ScaleFactor Endgame<KRPKB>::operator()(const Position& pos) const {
492
493   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
494   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
495
496   // Test for a rook pawn
497   if (pos.pieces(PAWN) & (FileABB | FileHBB))
498   {
499       Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
500       Square bsq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
501       Square psq = pos.square<PAWN>(strongSide);
502       Rank rk = relative_rank(strongSide, psq);
503       Direction push = pawn_push(strongSide);
504
505       // If the pawn is on the 5th rank and the pawn (currently) is on
506       // the same color square as the bishop then there is a chance of
507       // a fortress. Depending on the king position give a moderate
508       // reduction or a stronger one if the defending king is near the
509       // corner but not trapped there.
510       if (rk == RANK_5 && !opposite_colors(bsq, psq))
511       {
512           int d = distance(psq + 3 * push, ksq);
513
514           if (d <= 2 && !(d == 0 && ksq == pos.square<KING>(strongSide) + 2 * push))
515               return ScaleFactor(24);
516           else
517               return ScaleFactor(48);
518       }
519
520       // When the pawn has moved to the 6th rank we can be fairly sure
521       // it's drawn if the bishop attacks the square in front of the
522       // pawn from a reasonable distance and the defending king is near
523       // the corner
524       if (   rk == RANK_6
525           && distance(psq + 2 * push, ksq) <= 1
526           && (PseudoAttacks[BISHOP][bsq] & (psq + push))
527           && distance<File>(bsq, psq) >= 2)
528           return ScaleFactor(8);
529   }
530
531   return SCALE_FACTOR_NONE;
532 }
533
534 /// KRPP vs KRP. There is just a single rule: if the stronger side has no passed
535 /// pawns and the defending king is actively placed, the position is drawish.
536 template<>
537 ScaleFactor Endgame<KRPPKRP>::operator()(const Position& pos) const {
538
539   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 2));
540   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 1));
541
542   Square wpsq1 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[0];
543   Square wpsq2 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[1];
544   Square bksq = pos.square<KING>(weakSide);
545
546   // Does the stronger side have a passed pawn?
547   if (pos.pawn_passed(strongSide, wpsq1) || pos.pawn_passed(strongSide, wpsq2))
548       return SCALE_FACTOR_NONE;
549
550   Rank r = std::max(relative_rank(strongSide, wpsq1), relative_rank(strongSide, wpsq2));
551
552   if (   distance<File>(bksq, wpsq1) <= 1
553       && distance<File>(bksq, wpsq2) <= 1
554       && relative_rank(strongSide, bksq) > r)
555   {
556       assert(r > RANK_1 && r < RANK_7);
557       return ScaleFactor(KRPPKRPScaleFactors[r]);
558   }
559   return SCALE_FACTOR_NONE;
560 }
561
562
563 /// K and two or more pawns vs K. There is just a single rule here: If all pawns
564 /// are on the same rook file and are blocked by the defending king, it's a draw.
565 template<>
566 ScaleFactor Endgame<KPsK>::operator()(const Position& pos) const {
567
568   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == VALUE_ZERO);
569   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 2);
570   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
571
572   Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
573   Bitboard pawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
574
575   // If all pawns are ahead of the king, on a single rook file and
576   // the king is within one file of the pawns, it's a draw.
577   if (   !(pawns & ~forward_ranks_bb(weakSide, ksq))
578       && !((pawns & ~FileABB) && (pawns & ~FileHBB))
579       &&  distance<File>(ksq, lsb(pawns)) <= 1)
580       return SCALE_FACTOR_DRAW;
581
582   return SCALE_FACTOR_NONE;
583 }
584
585
586 /// KBP vs KB. There are two rules: if the defending king is somewhere along the
587 /// path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as the
588 /// stronger side's bishop, it's a draw. If the two bishops have opposite color,
589 /// it's almost always a draw.
590 template<>
591 ScaleFactor Endgame<KBPKB>::operator()(const Position& pos) const {
592
593   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
594   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
595
596   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
597   Square strongBishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
598   Square weakBishopSq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
599   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
600
601   // Case 1: Defending king blocks the pawn, and cannot be driven away
602   if (   file_of(weakKingSq) == file_of(pawnSq)
603       && relative_rank(strongSide, pawnSq) < relative_rank(strongSide, weakKingSq)
604       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
605           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
606       return SCALE_FACTOR_DRAW;
607
608   // Case 2: Opposite colored bishops
609   if (opposite_colors(strongBishopSq, weakBishopSq))
610       return SCALE_FACTOR_DRAW;
611
612   return SCALE_FACTOR_NONE;
613 }
614
615
616 /// KBPP vs KB. It detects a few basic draws with opposite-colored bishops
617 template<>
618 ScaleFactor Endgame<KBPPKB>::operator()(const Position& pos) const {
619
620   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 2));
621   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
622
623   Square wbsq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
624   Square bbsq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
625
626   if (!opposite_colors(wbsq, bbsq))
627       return SCALE_FACTOR_NONE;
628
629   Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
630   Square psq1 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[0];
631   Square psq2 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[1];
632   Rank r1 = rank_of(psq1);
633   Rank r2 = rank_of(psq2);
634   Square blockSq1, blockSq2;
635
636   if (relative_rank(strongSide, psq1) > relative_rank(strongSide, psq2))
637   {
638       blockSq1 = psq1 + pawn_push(strongSide);
639       blockSq2 = make_square(file_of(psq2), rank_of(psq1));
640   }
641   else
642   {
643       blockSq1 = psq2 + pawn_push(strongSide);
644       blockSq2 = make_square(file_of(psq1), rank_of(psq2));
645   }
646
647   switch (distance<File>(psq1, psq2))
648   {
649   case 0:
650     // Both pawns are on the same file. It's an easy draw if the defender firmly
651     // controls some square in the frontmost pawn's path.
652     if (   file_of(ksq) == file_of(blockSq1)
653         && relative_rank(strongSide, ksq) >= relative_rank(strongSide, blockSq1)
654         && opposite_colors(ksq, wbsq))
655         return SCALE_FACTOR_DRAW;
656     else
657         return SCALE_FACTOR_NONE;
658
659   case 1:
660     // Pawns on adjacent files. It's a draw if the defender firmly controls the
661     // square in front of the frontmost pawn's path, and the square diagonally
662     // behind this square on the file of the other pawn.
663     if (   ksq == blockSq1
664         && opposite_colors(ksq, wbsq)
665         && (   bbsq == blockSq2
666             || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq2) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))
667             || distance(r1, r2) >= 2))
668         return SCALE_FACTOR_DRAW;
669
670     else if (   ksq == blockSq2
671              && opposite_colors(ksq, wbsq)
672              && (   bbsq == blockSq1
673                  || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq1) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))))
674         return SCALE_FACTOR_DRAW;
675     else
676         return SCALE_FACTOR_NONE;
677
678   default:
679     // The pawns are not on the same file or adjacent files. No scaling.
680     return SCALE_FACTOR_NONE;
681   }
682 }
683
684
685 /// KBP vs KN. There is a single rule: If the defending king is somewhere along
686 /// the path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as
687 /// the stronger side's bishop, it's a draw.
688 template<>
689 ScaleFactor Endgame<KBPKN>::operator()(const Position& pos) const {
690
691   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
692   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
693
694   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
695   Square strongBishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
696   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
697
698   if (   file_of(weakKingSq) == file_of(pawnSq)
699       && relative_rank(strongSide, pawnSq) < relative_rank(strongSide, weakKingSq)
700       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
701           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
702       return SCALE_FACTOR_DRAW;
703
704   return SCALE_FACTOR_NONE;
705 }
706
707
708 /// KNP vs K. There is a single rule: if the pawn is a rook pawn on the 7th rank
709 /// and the defending king prevents the pawn from advancing, the position is drawn.
710 template<>
711 ScaleFactor Endgame<KNPK>::operator()(const Position& pos) const {
712
713   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg, 1));
714   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
715
716   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
717   Square pawnSq     = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
718   Square weakKingSq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
719
720   if (pawnSq == SQ_A7 && distance(SQ_A8, weakKingSq) <= 1)
721       return SCALE_FACTOR_DRAW;
722
723   return SCALE_FACTOR_NONE;
724 }
725
726
727 /// KNP vs KB. If knight can block bishop from taking pawn, it's a win.
728 /// Otherwise the position is drawn.
729 template<>
730 ScaleFactor Endgame<KNPKB>::operator()(const Position& pos) const {
731
732   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
733   Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
734   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
735
736   // King needs to get close to promoting pawn to prevent knight from blocking.
737   // Rules for this are very tricky, so just approximate.
738   if (forward_file_bb(strongSide, pawnSq) & pos.attacks_from<BISHOP>(bishopSq))
739       return ScaleFactor(distance(weakKingSq, pawnSq));
740
741   return SCALE_FACTOR_NONE;
742 }
743
744
745 /// KP vs KP. This is done by removing the weakest side's pawn and probing the
746 /// KP vs K bitbase: If the weakest side has a draw without the pawn, it probably
747 /// has at least a draw with the pawn as well. The exception is when the stronger
748 /// side's pawn is far advanced and not on a rook file; in this case it is often
749 /// possible to win (e.g. 8/4k3/3p4/3P4/6K1/8/8/8 w - - 0 1).
750 template<>
751 ScaleFactor Endgame<KPKP>::operator()(const Position& pos) const {
752
753   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
754   assert(verify_material(pos, weakSide,   VALUE_ZERO, 1));
755
756   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
757   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
758   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
759   Square psq  = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
760
761   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
762
763   // If the pawn has advanced to the fifth rank or further, and is not a
764   // rook pawn, it's too dangerous to assume that it's at least a draw.
765   if (rank_of(psq) >= RANK_5 && file_of(psq) != FILE_A)
766       return SCALE_FACTOR_NONE;
767
768   // Probe the KPK bitbase with the weakest side's pawn removed. If it's a draw,
769   // it's probably at least a draw even with the pawn.
770   return Bitbases::probe(wksq, psq, bksq, us) ? SCALE_FACTOR_NONE : SCALE_FACTOR_DRAW;
771 }