Rename shift_bb() to shift()
[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) 2015-2016 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   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   // Pawn Rank based scaling factors used in KRPPKRP endgame
63   const 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   // Get the material key of Position out of the given endgame key code
87   // like "KBPKN". The trick here is to first forge an ad-hoc FEN string
88   // and then let a Position object do the work for us.
89   Key key(const string& code, Color c) {
90
91     assert(code.length() > 0 && code.length() < 8);
92     assert(code[0] == 'K');
93
94     string sides[] = { code.substr(code.find('K', 1)),      // Weak
95                        code.substr(0, code.find('K', 1)) }; // Strong
96
97     std::transform(sides[c].begin(), sides[c].end(), sides[c].begin(), tolower);
98
99     string fen =  sides[0] + char(8 - sides[0].length() + '0') + "/8/8/8/8/8/8/"
100                 + sides[1] + char(8 - sides[1].length() + '0') + " w - - 0 10";
101
102     StateInfo st;
103     return Position().set(fen, false, &st, nullptr).material_key();
104   }
105
106 } // namespace
107
108
109 /// Endgames members definitions
110
111 Endgames::Endgames() {
112
113   add<KPK>("KPK");
114   add<KNNK>("KNNK");
115   add<KBNK>("KBNK");
116   add<KRKP>("KRKP");
117   add<KRKB>("KRKB");
118   add<KRKN>("KRKN");
119   add<KQKP>("KQKP");
120   add<KQKR>("KQKR");
121
122   add<KNPK>("KNPK");
123   add<KNPKB>("KNPKB");
124   add<KRPKR>("KRPKR");
125   add<KRPKB>("KRPKB");
126   add<KBPKB>("KBPKB");
127   add<KBPKN>("KBPKN");
128   add<KBPPKB>("KBPPKB");
129   add<KRPPKRP>("KRPPKRP");
130 }
131
132
133 template<EndgameType E, typename T>
134 void Endgames::add(const string& code) {
135   map<T>()[key(code, WHITE)] = std::unique_ptr<EndgameBase<T>>(new Endgame<E>(WHITE));
136   map<T>()[key(code, BLACK)] = std::unique_ptr<EndgameBase<T>>(new Endgame<E>(BLACK));
137 }
138
139
140 /// Mate with KX vs K. This function is used to evaluate positions with
141 /// king and plenty of material vs a lone king. It simply gives the
142 /// attacking side a bonus for driving the defending king towards the edge
143 /// of the board, and for keeping the distance between the two kings small.
144 template<>
145 Value Endgame<KXK>::operator()(const Position& pos) const {
146
147   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
148   assert(!pos.checkers()); // Eval is never called when in check
149
150   // Stalemate detection with lone king
151   if (pos.side_to_move() == weakSide && !MoveList<LEGAL>(pos).size())
152       return VALUE_DRAW;
153
154   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
155   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
156
157   Value result =  pos.non_pawn_material(strongSide)
158                 + pos.count<PAWN>(strongSide) * PawnValueEg
159                 + PushToEdges[loserKSq]
160                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)];
161
162   if (   pos.count<QUEEN>(strongSide)
163       || pos.count<ROOK>(strongSide)
164       ||(pos.count<BISHOP>(strongSide) && pos.count<KNIGHT>(strongSide))
165       ||(pos.count<BISHOP>(strongSide) > 1 && opposite_colors(pos.squares<BISHOP>(strongSide)[0],
166                                                               pos.squares<BISHOP>(strongSide)[1])))
167       result = std::min(result + VALUE_KNOWN_WIN, VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1);
168
169   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
170 }
171
172
173 /// Mate with KBN vs K. This is similar to KX vs K, but we have to drive the
174 /// defending king towards a corner square of the right color.
175 template<>
176 Value Endgame<KBNK>::operator()(const Position& pos) const {
177
178   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg + BishopValueMg, 0));
179   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
180
181   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
182   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
183   Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
184
185   // kbnk_mate_table() tries to drive toward corners A1 or H8. If we have a
186   // bishop that cannot reach the above squares, we flip the kings in order
187   // to drive the enemy toward corners A8 or H1.
188   if (opposite_colors(bishopSq, SQ_A1))
189   {
190       winnerKSq = ~winnerKSq;
191       loserKSq  = ~loserKSq;
192   }
193
194   Value result =  VALUE_KNOWN_WIN
195                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)]
196                 + PushToCorners[loserKSq];
197
198   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
199 }
200
201
202 /// KP vs K. This endgame is evaluated with the help of a bitbase.
203 template<>
204 Value Endgame<KPK>::operator()(const Position& pos) const {
205
206   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
207   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
208
209   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
210   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
211   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
212   Square psq  = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
213
214   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
215
216   if (!Bitbases::probe(wksq, psq, bksq, us))
217       return VALUE_DRAW;
218
219   Value result = VALUE_KNOWN_WIN + PawnValueEg + Value(rank_of(psq));
220
221   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
222 }
223
224
225 /// KR vs KP. This is a somewhat tricky endgame to evaluate precisely without
226 /// a bitbase. The function below returns drawish scores when the pawn is
227 /// far advanced with support of the king, while the attacking king is far
228 /// away.
229 template<>
230 Value Endgame<KRKP>::operator()(const Position& pos) const {
231
232   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
233   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
234
235   Square wksq = relative_square(strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
236   Square bksq = relative_square(strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
237   Square rsq  = relative_square(strongSide, pos.square<ROOK>(strongSide));
238   Square psq  = relative_square(strongSide, pos.square<PAWN>(weakSide));
239
240   Square queeningSq = make_square(file_of(psq), RANK_1);
241   Value result;
242
243   // If the stronger side's king is in front of the pawn, it's a win
244   if (wksq < psq && file_of(wksq) == file_of(psq))
245       result = RookValueEg - distance(wksq, psq);
246
247   // If the weaker side's king is too far from the pawn and the rook,
248   // it's a win.
249   else if (   distance(bksq, psq) >= 3 + (pos.side_to_move() == weakSide)
250            && distance(bksq, rsq) >= 3)
251       result = RookValueEg - distance(wksq, psq);
252
253   // If the pawn is far advanced and supported by the defending king,
254   // the position is drawish
255   else if (   rank_of(bksq) <= RANK_3
256            && distance(bksq, psq) == 1
257            && rank_of(wksq) >= RANK_4
258            && distance(wksq, psq) > 2 + (pos.side_to_move() == strongSide))
259       result = Value(80) - 8 * distance(wksq, psq);
260
261   else
262       result =  Value(200) - 8 * (  distance(wksq, psq + SOUTH)
263                                   - distance(bksq, psq + SOUTH)
264                                   - distance(psq, queeningSq));
265
266   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
267 }
268
269
270 /// KR vs KB. This is very simple, and always returns drawish scores.  The
271 /// score is slightly bigger when the defending king is close to the edge.
272 template<>
273 Value Endgame<KRKB>::operator()(const Position& pos) const {
274
275   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
276   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
277
278   Value result = Value(PushToEdges[pos.square<KING>(weakSide)]);
279   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
280 }
281
282
283 /// KR vs KN. The attacking side has slightly better winning chances than
284 /// in KR vs KB, particularly if the king and the knight are far apart.
285 template<>
286 Value Endgame<KRKN>::operator()(const Position& pos) const {
287
288   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
289   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
290
291   Square bksq = pos.square<KING>(weakSide);
292   Square bnsq = pos.square<KNIGHT>(weakSide);
293   Value result = Value(PushToEdges[bksq] + PushAway[distance(bksq, bnsq)]);
294   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
295 }
296
297
298 /// KQ vs KP. In general, this is a win for the stronger side, but there are a
299 /// few important exceptions. A pawn on 7th rank and on the A,C,F or H files
300 /// with a king positioned next to it can be a draw, so in that case, we only
301 /// use the distance between the kings.
302 template<>
303 Value Endgame<KQKP>::operator()(const Position& pos) const {
304
305   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
306   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
307
308   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
309   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
310   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(weakSide);
311
312   Value result = Value(PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)]);
313
314   if (   relative_rank(weakSide, pawnSq) != RANK_7
315       || distance(loserKSq, pawnSq) != 1
316       || !((FileABB | FileCBB | FileFBB | FileHBB) & pawnSq))
317       result += QueenValueEg - PawnValueEg;
318
319   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
320 }
321
322
323 /// KQ vs KR.  This is almost identical to KX vs K:  We give the attacking
324 /// king a bonus for having the kings close together, and for forcing the
325 /// defending king towards the edge. If we also take care to avoid null move for
326 /// the defending side in the search, this is usually sufficient to win KQ vs KR.
327 template<>
328 Value Endgame<KQKR>::operator()(const Position& pos) const {
329
330   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
331   assert(verify_material(pos, weakSide, RookValueMg, 0));
332
333   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
334   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
335
336   Value result =  QueenValueEg
337                 - RookValueEg
338                 + PushToEdges[loserKSq]
339                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)];
340
341   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
342 }
343
344
345 /// Some cases of trivial draws
346 template<> Value Endgame<KNNK>::operator()(const Position&) const { return VALUE_DRAW; }
347
348
349 /// KB and one or more pawns vs K. It checks for draws with rook pawns and
350 /// a bishop of the wrong color. If such a draw is detected, SCALE_FACTOR_DRAW
351 /// is returned. If not, the return value is SCALE_FACTOR_NONE, i.e. no scaling
352 /// will be used.
353 template<>
354 ScaleFactor Endgame<KBPsK>::operator()(const Position& pos) const {
355
356   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == BishopValueMg);
357   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 1);
358
359   // No assertions about the material of weakSide, because we want draws to
360   // be detected even when the weaker side has some pawns.
361
362   Bitboard pawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
363   File pawnsFile = file_of(lsb(pawns));
364
365   // All pawns are on a single rook file?
366   if (    (pawnsFile == FILE_A || pawnsFile == FILE_H)
367       && !(pawns & ~file_bb(pawnsFile)))
368   {
369       Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
370       Square queeningSq = relative_square(strongSide, make_square(pawnsFile, RANK_8));
371       Square kingSq = pos.square<KING>(weakSide);
372
373       if (   opposite_colors(queeningSq, bishopSq)
374           && distance(queeningSq, kingSq) <= 1)
375           return SCALE_FACTOR_DRAW;
376   }
377
378   // If all the pawns are on the same B or G file, then it's potentially a draw
379   if (    (pawnsFile == FILE_B || pawnsFile == FILE_G)
380       && !(pos.pieces(PAWN) & ~file_bb(pawnsFile))
381       && pos.non_pawn_material(weakSide) == 0
382       && pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1)
383   {
384       // Get weakSide pawn that is closest to the home rank
385       Square weakPawnSq = backmost_sq(weakSide, pos.pieces(weakSide, PAWN));
386
387       Square strongKingSq = pos.square<KING>(strongSide);
388       Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
389       Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
390
391       // There's potential for a draw if our pawn is blocked on the 7th rank,
392       // the bishop cannot attack it or they only have one pawn left
393       if (   relative_rank(strongSide, weakPawnSq) == RANK_7
394           && (pos.pieces(strongSide, PAWN) & (weakPawnSq + pawn_push(weakSide)))
395           && (opposite_colors(bishopSq, weakPawnSq) || pos.count<PAWN>(strongSide) == 1))
396       {
397           int strongKingDist = distance(weakPawnSq, strongKingSq);
398           int weakKingDist = distance(weakPawnSq, weakKingSq);
399
400           // It's a draw if the weak king is on its back two ranks, within 2
401           // squares of the blocking pawn and the strong king is not
402           // closer. (I think this rule only fails in practically
403           // unreachable positions such as 5k1K/6p1/6P1/8/8/3B4/8/8 w
404           // and positions where qsearch will immediately correct the
405           // problem such as 8/4k1p1/6P1/1K6/3B4/8/8/8 w)
406           if (   relative_rank(strongSide, weakKingSq) >= RANK_7
407               && weakKingDist <= 2
408               && weakKingDist <= strongKingDist)
409               return SCALE_FACTOR_DRAW;
410       }
411   }
412
413   return SCALE_FACTOR_NONE;
414 }
415
416
417 /// KQ vs KR and one or more pawns. It tests for fortress draws with a rook on
418 /// the third rank defended by a pawn.
419 template<>
420 ScaleFactor Endgame<KQKRPs>::operator()(const Position& pos) const {
421
422   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
423   assert(pos.count<ROOK>(weakSide) == 1);
424   assert(pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1);
425
426   Square kingSq = pos.square<KING>(weakSide);
427   Square rsq = pos.square<ROOK>(weakSide);
428
429   if (    relative_rank(weakSide, kingSq) <= RANK_2
430       &&  relative_rank(weakSide, pos.square<KING>(strongSide)) >= RANK_4
431       &&  relative_rank(weakSide, rsq) == RANK_3
432       && (  pos.pieces(weakSide, PAWN)
433           & pos.attacks_from<KING>(kingSq)
434           & pos.attacks_from<PAWN>(rsq, strongSide)))
435           return SCALE_FACTOR_DRAW;
436
437   return SCALE_FACTOR_NONE;
438 }
439
440
441 /// KRP vs KR. This function knows a handful of the most important classes of
442 /// drawn positions, but is far from perfect. It would probably be a good idea
443 /// to add more knowledge in the future.
444 ///
445 /// It would also be nice to rewrite the actual code for this function,
446 /// which is mostly copied from Glaurung 1.x, and isn't very pretty.
447 template<>
448 ScaleFactor Endgame<KRPKR>::operator()(const Position& pos) const {
449
450   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
451   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 0));
452
453   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
454   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
455   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
456   Square wrsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<ROOK>(strongSide));
457   Square wpsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
458   Square brsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<ROOK>(weakSide));
459
460   File f = file_of(wpsq);
461   Rank r = rank_of(wpsq);
462   Square queeningSq = make_square(f, RANK_8);
463   int tempo = (pos.side_to_move() == strongSide);
464
465   // If the pawn is not too far advanced and the defending king defends the
466   // queening square, use the third-rank defence.
467   if (   r <= RANK_5
468       && distance(bksq, queeningSq) <= 1
469       && wksq <= SQ_H5
470       && (rank_of(brsq) == RANK_6 || (r <= RANK_3 && rank_of(wrsq) != RANK_6)))
471       return SCALE_FACTOR_DRAW;
472
473   // The defending side saves a draw by checking from behind in case the pawn
474   // has advanced to the 6th rank with the king behind.
475   if (   r == RANK_6
476       && distance(bksq, queeningSq) <= 1
477       && rank_of(wksq) + tempo <= RANK_6
478       && (rank_of(brsq) == RANK_1 || (!tempo && distance<File>(brsq, wpsq) >= 3)))
479       return SCALE_FACTOR_DRAW;
480
481   if (   r >= RANK_6
482       && bksq == queeningSq
483       && rank_of(brsq) == RANK_1
484       && (!tempo || distance(wksq, wpsq) >= 2))
485       return SCALE_FACTOR_DRAW;
486
487   // White pawn on a7 and rook on a8 is a draw if black's king is on g7 or h7
488   // and the black rook is behind the pawn.
489   if (   wpsq == SQ_A7
490       && wrsq == SQ_A8
491       && (bksq == SQ_H7 || bksq == SQ_G7)
492       && file_of(brsq) == FILE_A
493       && (rank_of(brsq) <= RANK_3 || file_of(wksq) >= FILE_D || rank_of(wksq) <= RANK_5))
494       return SCALE_FACTOR_DRAW;
495
496   // If the defending king blocks the pawn and the attacking king is too far
497   // away, it's a draw.
498   if (   r <= RANK_5
499       && bksq == wpsq + NORTH
500       && distance(wksq, wpsq) - tempo >= 2
501       && distance(wksq, brsq) - tempo >= 2)
502       return SCALE_FACTOR_DRAW;
503
504   // Pawn on the 7th rank supported by the rook from behind usually wins if the
505   // attacking king is closer to the queening square than the defending king,
506   // and the defending king cannot gain tempi by threatening the attacking rook.
507   if (   r == RANK_7
508       && f != FILE_A
509       && file_of(wrsq) == f
510       && wrsq != queeningSq
511       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
512       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, wrsq) + tempo))
513       return ScaleFactor(SCALE_FACTOR_MAX - 2 * distance(wksq, queeningSq));
514
515   // Similar to the above, but with the pawn further back
516   if (   f != FILE_A
517       && file_of(wrsq) == f
518       && wrsq < wpsq
519       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
520       && (distance(wksq, wpsq + NORTH) < distance(bksq, wpsq + NORTH) - 2 + tempo)
521       && (  distance(bksq, wrsq) + tempo >= 3
522           || (    distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, wrsq) + tempo
523               && (distance(wksq, wpsq + NORTH) < distance(bksq, wrsq) + tempo))))
524       return ScaleFactor(  SCALE_FACTOR_MAX
525                          - 8 * distance(wpsq, queeningSq)
526                          - 2 * distance(wksq, queeningSq));
527
528   // If the pawn is not far advanced and the defending king is somewhere in
529   // the pawn's path, it's probably a draw.
530   if (r <= RANK_4 && bksq > wpsq)
531   {
532       if (file_of(bksq) == file_of(wpsq))
533           return ScaleFactor(10);
534       if (   distance<File>(bksq, wpsq) == 1
535           && distance(wksq, bksq) > 2)
536           return ScaleFactor(24 - 2 * distance(wksq, bksq));
537   }
538   return SCALE_FACTOR_NONE;
539 }
540
541 template<>
542 ScaleFactor Endgame<KRPKB>::operator()(const Position& pos) const {
543
544   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
545   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
546
547   // Test for a rook pawn
548   if (pos.pieces(PAWN) & (FileABB | FileHBB))
549   {
550       Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
551       Square bsq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
552       Square psq = pos.square<PAWN>(strongSide);
553       Rank rk = relative_rank(strongSide, psq);
554       Square push = pawn_push(strongSide);
555
556       // If the pawn is on the 5th rank and the pawn (currently) is on
557       // the same color square as the bishop then there is a chance of
558       // a fortress. Depending on the king position give a moderate
559       // reduction or a stronger one if the defending king is near the
560       // corner but not trapped there.
561       if (rk == RANK_5 && !opposite_colors(bsq, psq))
562       {
563           int d = distance(psq + 3 * push, ksq);
564
565           if (d <= 2 && !(d == 0 && ksq == pos.square<KING>(strongSide) + 2 * push))
566               return ScaleFactor(24);
567           else
568               return ScaleFactor(48);
569       }
570
571       // When the pawn has moved to the 6th rank we can be fairly sure
572       // it's drawn if the bishop attacks the square in front of the
573       // pawn from a reasonable distance and the defending king is near
574       // the corner
575       if (   rk == RANK_6
576           && distance(psq + 2 * push, ksq) <= 1
577           && (PseudoAttacks[BISHOP][bsq] & (psq + push))
578           && distance<File>(bsq, psq) >= 2)
579           return ScaleFactor(8);
580   }
581
582   return SCALE_FACTOR_NONE;
583 }
584
585 /// KRPP vs KRP. There is just a single rule: if the stronger side has no passed
586 /// pawns and the defending king is actively placed, the position is drawish.
587 template<>
588 ScaleFactor Endgame<KRPPKRP>::operator()(const Position& pos) const {
589
590   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 2));
591   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 1));
592
593   Square wpsq1 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[0];
594   Square wpsq2 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[1];
595   Square bksq = pos.square<KING>(weakSide);
596
597   // Does the stronger side have a passed pawn?
598   if (pos.pawn_passed(strongSide, wpsq1) || pos.pawn_passed(strongSide, wpsq2))
599       return SCALE_FACTOR_NONE;
600
601   Rank r = std::max(relative_rank(strongSide, wpsq1), relative_rank(strongSide, wpsq2));
602
603   if (   distance<File>(bksq, wpsq1) <= 1
604       && distance<File>(bksq, wpsq2) <= 1
605       && relative_rank(strongSide, bksq) > r)
606   {
607       assert(r > RANK_1 && r < RANK_7);
608       return ScaleFactor(KRPPKRPScaleFactors[r]);
609   }
610   return SCALE_FACTOR_NONE;
611 }
612
613
614 /// K and two or more pawns vs K. There is just a single rule here: If all pawns
615 /// are on the same rook file and are blocked by the defending king, it's a draw.
616 template<>
617 ScaleFactor Endgame<KPsK>::operator()(const Position& pos) const {
618
619   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == VALUE_ZERO);
620   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 2);
621   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
622
623   Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
624   Bitboard pawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
625
626   // If all pawns are ahead of the king, on a single rook file and
627   // the king is within one file of the pawns, it's a draw.
628   if (   !(pawns & ~in_front_bb(weakSide, rank_of(ksq)))
629       && !((pawns & ~FileABB) && (pawns & ~FileHBB))
630       &&  distance<File>(ksq, lsb(pawns)) <= 1)
631       return SCALE_FACTOR_DRAW;
632
633   return SCALE_FACTOR_NONE;
634 }
635
636
637 /// KBP vs KB. There are two rules: if the defending king is somewhere along the
638 /// path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as the
639 /// stronger side's bishop, it's a draw. If the two bishops have opposite color,
640 /// it's almost always a draw.
641 template<>
642 ScaleFactor Endgame<KBPKB>::operator()(const Position& pos) const {
643
644   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
645   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
646
647   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
648   Square strongBishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
649   Square weakBishopSq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
650   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
651
652   // Case 1: Defending king blocks the pawn, and cannot be driven away
653   if (   file_of(weakKingSq) == file_of(pawnSq)
654       && relative_rank(strongSide, pawnSq) < relative_rank(strongSide, weakKingSq)
655       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
656           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
657       return SCALE_FACTOR_DRAW;
658
659   // Case 2: Opposite colored bishops
660   if (opposite_colors(strongBishopSq, weakBishopSq))
661   {
662       // We assume that the position is drawn in the following three situations:
663       //
664       //   a. The pawn is on rank 5 or further back.
665       //   b. The defending king is somewhere in the pawn's path.
666       //   c. The defending bishop attacks some square along the pawn's path,
667       //      and is at least three squares away from the pawn.
668       //
669       // These rules are probably not perfect, but in practice they work
670       // reasonably well.
671
672       if (relative_rank(strongSide, pawnSq) <= RANK_5)
673           return SCALE_FACTOR_DRAW;
674       else
675       {
676           Bitboard path = forward_bb(strongSide, pawnSq);
677
678           if (path & pos.pieces(weakSide, KING))
679               return SCALE_FACTOR_DRAW;
680
681           if (  (pos.attacks_from<BISHOP>(weakBishopSq) & path)
682               && distance(weakBishopSq, pawnSq) >= 3)
683               return SCALE_FACTOR_DRAW;
684       }
685   }
686   return SCALE_FACTOR_NONE;
687 }
688
689
690 /// KBPP vs KB. It detects a few basic draws with opposite-colored bishops
691 template<>
692 ScaleFactor Endgame<KBPPKB>::operator()(const Position& pos) const {
693
694   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 2));
695   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
696
697   Square wbsq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
698   Square bbsq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
699
700   if (!opposite_colors(wbsq, bbsq))
701       return SCALE_FACTOR_NONE;
702
703   Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
704   Square psq1 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[0];
705   Square psq2 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[1];
706   Rank r1 = rank_of(psq1);
707   Rank r2 = rank_of(psq2);
708   Square blockSq1, blockSq2;
709
710   if (relative_rank(strongSide, psq1) > relative_rank(strongSide, psq2))
711   {
712       blockSq1 = psq1 + pawn_push(strongSide);
713       blockSq2 = make_square(file_of(psq2), rank_of(psq1));
714   }
715   else
716   {
717       blockSq1 = psq2 + pawn_push(strongSide);
718       blockSq2 = make_square(file_of(psq1), rank_of(psq2));
719   }
720
721   switch (distance<File>(psq1, psq2))
722   {
723   case 0:
724     // Both pawns are on the same file. It's an easy draw if the defender firmly
725     // controls some square in the frontmost pawn's path.
726     if (   file_of(ksq) == file_of(blockSq1)
727         && relative_rank(strongSide, ksq) >= relative_rank(strongSide, blockSq1)
728         && opposite_colors(ksq, wbsq))
729         return SCALE_FACTOR_DRAW;
730     else
731         return SCALE_FACTOR_NONE;
732
733   case 1:
734     // Pawns on adjacent files. It's a draw if the defender firmly controls the
735     // square in front of the frontmost pawn's path, and the square diagonally
736     // behind this square on the file of the other pawn.
737     if (   ksq == blockSq1
738         && opposite_colors(ksq, wbsq)
739         && (   bbsq == blockSq2
740             || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq2) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))
741             || distance(r1, r2) >= 2))
742         return SCALE_FACTOR_DRAW;
743
744     else if (   ksq == blockSq2
745              && opposite_colors(ksq, wbsq)
746              && (   bbsq == blockSq1
747                  || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq1) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))))
748         return SCALE_FACTOR_DRAW;
749     else
750         return SCALE_FACTOR_NONE;
751
752   default:
753     // The pawns are not on the same file or adjacent files. No scaling.
754     return SCALE_FACTOR_NONE;
755   }
756 }
757
758
759 /// KBP vs KN. There is a single rule: If the defending king is somewhere along
760 /// the path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as
761 /// the stronger side's bishop, it's a draw.
762 template<>
763 ScaleFactor Endgame<KBPKN>::operator()(const Position& pos) const {
764
765   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
766   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
767
768   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
769   Square strongBishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
770   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
771
772   if (   file_of(weakKingSq) == file_of(pawnSq)
773       && relative_rank(strongSide, pawnSq) < relative_rank(strongSide, weakKingSq)
774       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
775           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
776       return SCALE_FACTOR_DRAW;
777
778   return SCALE_FACTOR_NONE;
779 }
780
781
782 /// KNP vs K. There is a single rule: if the pawn is a rook pawn on the 7th rank
783 /// and the defending king prevents the pawn from advancing, the position is drawn.
784 template<>
785 ScaleFactor Endgame<KNPK>::operator()(const Position& pos) const {
786
787   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg, 1));
788   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
789
790   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
791   Square pawnSq     = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
792   Square weakKingSq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
793
794   if (pawnSq == SQ_A7 && distance(SQ_A8, weakKingSq) <= 1)
795       return SCALE_FACTOR_DRAW;
796
797   return SCALE_FACTOR_NONE;
798 }
799
800
801 /// KNP vs KB. If knight can block bishop from taking pawn, it's a win.
802 /// Otherwise the position is drawn.
803 template<>
804 ScaleFactor Endgame<KNPKB>::operator()(const Position& pos) const {
805
806   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
807   Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
808   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
809
810   // King needs to get close to promoting pawn to prevent knight from blocking.
811   // Rules for this are very tricky, so just approximate.
812   if (forward_bb(strongSide, pawnSq) & pos.attacks_from<BISHOP>(bishopSq))
813       return ScaleFactor(distance(weakKingSq, pawnSq));
814
815   return SCALE_FACTOR_NONE;
816 }
817
818
819 /// KP vs KP. This is done by removing the weakest side's pawn and probing the
820 /// KP vs K bitbase: If the weakest side has a draw without the pawn, it probably
821 /// has at least a draw with the pawn as well. The exception is when the stronger
822 /// side's pawn is far advanced and not on a rook file; in this case it is often
823 /// possible to win (e.g. 8/4k3/3p4/3P4/6K1/8/8/8 w - - 0 1).
824 template<>
825 ScaleFactor Endgame<KPKP>::operator()(const Position& pos) const {
826
827   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
828   assert(verify_material(pos, weakSide,   VALUE_ZERO, 1));
829
830   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
831   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
832   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
833   Square psq  = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
834
835   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
836
837   // If the pawn has advanced to the fifth rank or further, and is not a
838   // rook pawn, it's too dangerous to assume that it's at least a draw.
839   if (rank_of(psq) >= RANK_5 && file_of(psq) != FILE_A)
840       return SCALE_FACTOR_NONE;
841
842   // Probe the KPK bitbase with the weakest side's pawn removed. If it's a draw,
843   // it's probably at least a draw even with the pawn.
844   return Bitbases::probe(wksq, psq, bksq, us) ? SCALE_FACTOR_NONE : SCALE_FACTOR_DRAW;
845 }