Assorted trivial cleanups 3/2019 (#2030)
[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) 2015-2019 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 using std::string;
28
29 namespace {
30
31   // Table used to drive the king towards the edge of the board
32   // in KX vs K and KQ vs KR endgames.
33   constexpr int PushToEdges[SQUARE_NB] = {
34     100, 90, 80, 70, 70, 80, 90, 100,
35      90, 70, 60, 50, 50, 60, 70,  90,
36      80, 60, 40, 30, 30, 40, 60,  80,
37      70, 50, 30, 20, 20, 30, 50,  70,
38      70, 50, 30, 20, 20, 30, 50,  70,
39      80, 60, 40, 30, 30, 40, 60,  80,
40      90, 70, 60, 50, 50, 60, 70,  90,
41     100, 90, 80, 70, 70, 80, 90, 100
42   };
43
44   // Table used to drive the king towards a corner square of the
45   // right color in KBN vs K endgames.
46   constexpr int PushToCorners[SQUARE_NB] = {
47      6400, 6080, 5760, 5440, 5120, 4800, 4480, 4160,
48      6080, 5760, 5440, 5120, 4800, 4480, 4160, 4480,
49      5760, 5440, 4960, 4480, 4480, 4000, 4480, 4800,
50      5440, 5120, 4480, 3840, 3520, 4480, 4800, 5120,
51      5120, 4800, 4480, 3520, 3840, 4480, 5120, 5440,
52      4800, 4480, 4000, 4480, 4480, 4960, 5440, 5760,
53      4480, 4160, 4480, 4800, 5120, 5440, 5760, 6080,
54      4160, 4480, 4800, 5120, 5440, 5760, 6080, 6400
55   };
56
57   // Tables used to drive a piece towards or away from another piece
58   constexpr int PushClose[8] = { 0, 0, 100, 80, 60, 40, 20, 10 };
59   constexpr int PushAway [8] = { 0, 5, 20, 40, 60, 80, 90, 100 };
60
61   // Pawn Rank based scaling factors used in KRPPKRP endgame
62   constexpr int KRPPKRPScaleFactors[RANK_NB] = { 0, 9, 10, 14, 21, 44, 0, 0 };
63
64 #ifndef NDEBUG
65   bool verify_material(const Position& pos, Color c, Value npm, int pawnsCnt) {
66     return pos.non_pawn_material(c) == npm && pos.count<PAWN>(c) == pawnsCnt;
67   }
68 #endif
69
70   // Map the square as if strongSide is white and strongSide's only pawn
71   // is on the left half of the board.
72   Square normalize(const Position& pos, Color strongSide, Square sq) {
73
74     assert(pos.count<PAWN>(strongSide) == 1);
75
76     if (file_of(pos.square<PAWN>(strongSide)) >= FILE_E)
77         sq = Square(sq ^ 7); // Mirror SQ_H1 -> SQ_A1
78
79     return strongSide == WHITE ? sq : ~sq;
80   }
81
82 } // namespace
83
84
85 /// Mate with KX vs K. This function is used to evaluate positions with
86 /// king and plenty of material vs a lone king. It simply gives the
87 /// attacking side a bonus for driving the defending king towards the edge
88 /// of the board, and for keeping the distance between the two kings small.
89 template<>
90 Value Endgame<KXK>::operator()(const Position& pos) const {
91
92   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
93   assert(!pos.checkers()); // Eval is never called when in check
94
95   // Stalemate detection with lone king
96   if (pos.side_to_move() == weakSide && !MoveList<LEGAL>(pos).size())
97       return VALUE_DRAW;
98
99   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
100   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
101
102   Value result =  pos.non_pawn_material(strongSide)
103                 + pos.count<PAWN>(strongSide) * PawnValueEg
104                 + PushToEdges[loserKSq]
105                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)];
106
107   if (   pos.count<QUEEN>(strongSide)
108       || pos.count<ROOK>(strongSide)
109       ||(pos.count<BISHOP>(strongSide) && pos.count<KNIGHT>(strongSide))
110       || (   (pos.pieces(strongSide, BISHOP) & ~DarkSquares)
111           && (pos.pieces(strongSide, BISHOP) &  DarkSquares)))
112       result = std::min(result + VALUE_KNOWN_WIN, VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1);
113
114   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
115 }
116
117
118 /// Mate with KBN vs K. This is similar to KX vs K, but we have to drive the
119 /// defending king towards a corner square that our bishop attacks.
120 template<>
121 Value Endgame<KBNK>::operator()(const Position& pos) const {
122
123   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg + BishopValueMg, 0));
124   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
125
126   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
127   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
128   Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
129
130   // If our Bishop does not attack A1/H8, we flip the enemy king square
131   // to drive to opposite corners (A8/H1).
132
133   Value result =  VALUE_KNOWN_WIN
134                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)]
135                 + PushToCorners[opposite_colors(bishopSq, SQ_A1) ? ~loserKSq : loserKSq];
136
137   assert(abs(result) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY);
138   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
139 }
140
141
142 /// KP vs K. This endgame is evaluated with the help of a bitbase.
143 template<>
144 Value Endgame<KPK>::operator()(const Position& pos) const {
145
146   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
147   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
148
149   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
150   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
151   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
152   Square psq  = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
153
154   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
155
156   if (!Bitbases::probe(wksq, psq, bksq, us))
157       return VALUE_DRAW;
158
159   Value result = VALUE_KNOWN_WIN + PawnValueEg + Value(rank_of(psq));
160
161   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
162 }
163
164
165 /// KR vs KP. This is a somewhat tricky endgame to evaluate precisely without
166 /// a bitbase. The function below returns drawish scores when the pawn is
167 /// far advanced with support of the king, while the attacking king is far
168 /// away.
169 template<>
170 Value Endgame<KRKP>::operator()(const Position& pos) const {
171
172   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
173   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
174
175   Square wksq = relative_square(strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
176   Square bksq = relative_square(strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
177   Square rsq  = relative_square(strongSide, pos.square<ROOK>(strongSide));
178   Square psq  = relative_square(strongSide, pos.square<PAWN>(weakSide));
179
180   Square queeningSq = make_square(file_of(psq), RANK_1);
181   Value result;
182
183   // If the stronger side's king is in front of the pawn, it's a win
184   if (forward_file_bb(WHITE, wksq) & psq)
185       result = RookValueEg - distance(wksq, psq);
186
187   // If the weaker side's king is too far from the pawn and the rook,
188   // it's a win.
189   else if (   distance(bksq, psq) >= 3 + (pos.side_to_move() == weakSide)
190            && distance(bksq, rsq) >= 3)
191       result = RookValueEg - distance(wksq, psq);
192
193   // If the pawn is far advanced and supported by the defending king,
194   // the position is drawish
195   else if (   rank_of(bksq) <= RANK_3
196            && distance(bksq, psq) == 1
197            && rank_of(wksq) >= RANK_4
198            && distance(wksq, psq) > 2 + (pos.side_to_move() == strongSide))
199       result = Value(80) - 8 * distance(wksq, psq);
200
201   else
202       result =  Value(200) - 8 * (  distance(wksq, psq + SOUTH)
203                                   - distance(bksq, psq + SOUTH)
204                                   - distance(psq, queeningSq));
205
206   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
207 }
208
209
210 /// KR vs KB. This is very simple, and always returns drawish scores. The
211 /// score is slightly bigger when the defending king is close to the edge.
212 template<>
213 Value Endgame<KRKB>::operator()(const Position& pos) const {
214
215   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
216   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
217
218   Value result = Value(PushToEdges[pos.square<KING>(weakSide)]);
219   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
220 }
221
222
223 /// KR vs KN. The attacking side has slightly better winning chances than
224 /// in KR vs KB, particularly if the king and the knight are far apart.
225 template<>
226 Value Endgame<KRKN>::operator()(const Position& pos) const {
227
228   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
229   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
230
231   Square bksq = pos.square<KING>(weakSide);
232   Square bnsq = pos.square<KNIGHT>(weakSide);
233   Value result = Value(PushToEdges[bksq] + PushAway[distance(bksq, bnsq)]);
234   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
235 }
236
237
238 /// KQ vs KP. In general, this is a win for the stronger side, but there are a
239 /// few important exceptions. A pawn on 7th rank and on the A,C,F or H files
240 /// with a king positioned next to it can be a draw, so in that case, we only
241 /// use the distance between the kings.
242 template<>
243 Value Endgame<KQKP>::operator()(const Position& pos) const {
244
245   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
246   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
247
248   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
249   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
250   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(weakSide);
251
252   Value result = Value(PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)]);
253
254   if (   relative_rank(weakSide, pawnSq) != RANK_7
255       || distance(loserKSq, pawnSq) != 1
256       || !((FileABB | FileCBB | FileFBB | FileHBB) & pawnSq))
257       result += QueenValueEg - PawnValueEg;
258
259   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
260 }
261
262
263 /// KQ vs KR.  This is almost identical to KX vs K:  We give the attacking
264 /// king a bonus for having the kings close together, and for forcing the
265 /// defending king towards the edge. If we also take care to avoid null move for
266 /// the defending side in the search, this is usually sufficient to win KQ vs KR.
267 template<>
268 Value Endgame<KQKR>::operator()(const Position& pos) const {
269
270   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
271   assert(verify_material(pos, weakSide, RookValueMg, 0));
272
273   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
274   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
275
276   Value result =  QueenValueEg
277                 - RookValueEg
278                 + PushToEdges[loserKSq]
279                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)];
280
281   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
282 }
283
284
285 /// KNN vs KP. Simply push the opposing king to the corner
286 template<>
287 Value Endgame<KNNKP>::operator()(const Position& pos) const {
288
289   assert(verify_material(pos, strongSide, 2 * KnightValueMg, 0));
290   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
291
292   Value result =  2 * KnightValueEg
293                 - PawnValueEg
294                 + PushToEdges[pos.square<KING>(weakSide)];
295
296   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
297 }
298
299
300 /// Some cases of trivial draws
301 template<> Value Endgame<KNNK>::operator()(const Position&) const { return VALUE_DRAW; }
302
303
304 /// KB and one or more pawns vs K. It checks for draws with rook pawns and
305 /// a bishop of the wrong color. If such a draw is detected, SCALE_FACTOR_DRAW
306 /// is returned. If not, the return value is SCALE_FACTOR_NONE, i.e. no scaling
307 /// will be used.
308 template<>
309 ScaleFactor Endgame<KBPsK>::operator()(const Position& pos) const {
310
311   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == BishopValueMg);
312   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 1);
313
314   // No assertions about the material of weakSide, because we want draws to
315   // be detected even when the weaker side has some pawns.
316
317   Bitboard pawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
318   File pawnsFile = file_of(lsb(pawns));
319
320   // All pawns are on a single rook file?
321   if (    (pawnsFile == FILE_A || pawnsFile == FILE_H)
322       && !(pawns & ~file_bb(pawnsFile)))
323   {
324       Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
325       Square queeningSq = relative_square(strongSide, make_square(pawnsFile, RANK_8));
326       Square kingSq = pos.square<KING>(weakSide);
327
328       if (   opposite_colors(queeningSq, bishopSq)
329           && distance(queeningSq, kingSq) <= 1)
330           return SCALE_FACTOR_DRAW;
331   }
332
333   // If all the pawns are on the same B or G file, then it's potentially a draw
334   if (    (pawnsFile == FILE_B || pawnsFile == FILE_G)
335       && !(pos.pieces(PAWN) & ~file_bb(pawnsFile))
336       && pos.non_pawn_material(weakSide) == 0
337       && pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1)
338   {
339       // Get weakSide pawn that is closest to the home rank
340       Square weakPawnSq = backmost_sq(weakSide, pos.pieces(weakSide, PAWN));
341
342       Square strongKingSq = pos.square<KING>(strongSide);
343       Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
344       Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
345
346       // There's potential for a draw if our pawn is blocked on the 7th rank,
347       // the bishop cannot attack it or they only have one pawn left
348       if (   relative_rank(strongSide, weakPawnSq) == RANK_7
349           && (pos.pieces(strongSide, PAWN) & (weakPawnSq + pawn_push(weakSide)))
350           && (opposite_colors(bishopSq, weakPawnSq) || pos.count<PAWN>(strongSide) == 1))
351       {
352           int strongKingDist = distance(weakPawnSq, strongKingSq);
353           int weakKingDist = distance(weakPawnSq, weakKingSq);
354
355           // It's a draw if the weak king is on its back two ranks, within 2
356           // squares of the blocking pawn and the strong king is not
357           // closer. (I think this rule only fails in practically
358           // unreachable positions such as 5k1K/6p1/6P1/8/8/3B4/8/8 w
359           // and positions where qsearch will immediately correct the
360           // problem such as 8/4k1p1/6P1/1K6/3B4/8/8/8 w)
361           if (   relative_rank(strongSide, weakKingSq) >= RANK_7
362               && weakKingDist <= 2
363               && weakKingDist <= strongKingDist)
364               return SCALE_FACTOR_DRAW;
365       }
366   }
367
368   return SCALE_FACTOR_NONE;
369 }
370
371
372 /// KQ vs KR and one or more pawns. It tests for fortress draws with a rook on
373 /// the third rank defended by a pawn.
374 template<>
375 ScaleFactor Endgame<KQKRPs>::operator()(const Position& pos) const {
376
377   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
378   assert(pos.count<ROOK>(weakSide) == 1);
379   assert(pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1);
380
381   Square kingSq = pos.square<KING>(weakSide);
382   Square rsq = pos.square<ROOK>(weakSide);
383
384   if (    relative_rank(weakSide, kingSq) <= RANK_2
385       &&  relative_rank(weakSide, pos.square<KING>(strongSide)) >= RANK_4
386       &&  relative_rank(weakSide, rsq) == RANK_3
387       && (  pos.pieces(weakSide, PAWN)
388           & pos.attacks_from<KING>(kingSq)
389           & pos.attacks_from<PAWN>(rsq, strongSide)))
390           return SCALE_FACTOR_DRAW;
391
392   return SCALE_FACTOR_NONE;
393 }
394
395
396 /// KRP vs KR. This function knows a handful of the most important classes of
397 /// drawn positions, but is far from perfect. It would probably be a good idea
398 /// to add more knowledge in the future.
399 ///
400 /// It would also be nice to rewrite the actual code for this function,
401 /// which is mostly copied from Glaurung 1.x, and isn't very pretty.
402 template<>
403 ScaleFactor Endgame<KRPKR>::operator()(const Position& pos) const {
404
405   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
406   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 0));
407
408   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
409   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
410   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
411   Square wrsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<ROOK>(strongSide));
412   Square wpsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
413   Square brsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<ROOK>(weakSide));
414
415   File f = file_of(wpsq);
416   Rank r = rank_of(wpsq);
417   Square queeningSq = make_square(f, RANK_8);
418   int tempo = (pos.side_to_move() == strongSide);
419
420   // If the pawn is not too far advanced and the defending king defends the
421   // queening square, use the third-rank defence.
422   if (   r <= RANK_5
423       && distance(bksq, queeningSq) <= 1
424       && wksq <= SQ_H5
425       && (rank_of(brsq) == RANK_6 || (r <= RANK_3 && rank_of(wrsq) != RANK_6)))
426       return SCALE_FACTOR_DRAW;
427
428   // The defending side saves a draw by checking from behind in case the pawn
429   // has advanced to the 6th rank with the king behind.
430   if (   r == RANK_6
431       && distance(bksq, queeningSq) <= 1
432       && rank_of(wksq) + tempo <= RANK_6
433       && (rank_of(brsq) == RANK_1 || (!tempo && distance<File>(brsq, wpsq) >= 3)))
434       return SCALE_FACTOR_DRAW;
435
436   if (   r >= RANK_6
437       && bksq == queeningSq
438       && rank_of(brsq) == RANK_1
439       && (!tempo || distance(wksq, wpsq) >= 2))
440       return SCALE_FACTOR_DRAW;
441
442   // White pawn on a7 and rook on a8 is a draw if black's king is on g7 or h7
443   // and the black rook is behind the pawn.
444   if (   wpsq == SQ_A7
445       && wrsq == SQ_A8
446       && (bksq == SQ_H7 || bksq == SQ_G7)
447       && file_of(brsq) == FILE_A
448       && (rank_of(brsq) <= RANK_3 || file_of(wksq) >= FILE_D || rank_of(wksq) <= RANK_5))
449       return SCALE_FACTOR_DRAW;
450
451   // If the defending king blocks the pawn and the attacking king is too far
452   // away, it's a draw.
453   if (   r <= RANK_5
454       && bksq == wpsq + NORTH
455       && distance(wksq, wpsq) - tempo >= 2
456       && distance(wksq, brsq) - tempo >= 2)
457       return SCALE_FACTOR_DRAW;
458
459   // Pawn on the 7th rank supported by the rook from behind usually wins if the
460   // attacking king is closer to the queening square than the defending king,
461   // and the defending king cannot gain tempi by threatening the attacking rook.
462   if (   r == RANK_7
463       && f != FILE_A
464       && file_of(wrsq) == f
465       && wrsq != queeningSq
466       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
467       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, wrsq) + tempo))
468       return ScaleFactor(SCALE_FACTOR_MAX - 2 * distance(wksq, queeningSq));
469
470   // Similar to the above, but with the pawn further back
471   if (   f != FILE_A
472       && file_of(wrsq) == f
473       && wrsq < wpsq
474       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
475       && (distance(wksq, wpsq + NORTH) < distance(bksq, wpsq + NORTH) - 2 + tempo)
476       && (  distance(bksq, wrsq) + tempo >= 3
477           || (    distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, wrsq) + tempo
478               && (distance(wksq, wpsq + NORTH) < distance(bksq, wrsq) + tempo))))
479       return ScaleFactor(  SCALE_FACTOR_MAX
480                          - 8 * distance(wpsq, queeningSq)
481                          - 2 * distance(wksq, queeningSq));
482
483   // If the pawn is not far advanced and the defending king is somewhere in
484   // the pawn's path, it's probably a draw.
485   if (r <= RANK_4 && bksq > wpsq)
486   {
487       if (file_of(bksq) == file_of(wpsq))
488           return ScaleFactor(10);
489       if (   distance<File>(bksq, wpsq) == 1
490           && distance(wksq, bksq) > 2)
491           return ScaleFactor(24 - 2 * distance(wksq, bksq));
492   }
493   return SCALE_FACTOR_NONE;
494 }
495
496 template<>
497 ScaleFactor Endgame<KRPKB>::operator()(const Position& pos) const {
498
499   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
500   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
501
502   // Test for a rook pawn
503   if (pos.pieces(PAWN) & (FileABB | FileHBB))
504   {
505       Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
506       Square bsq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
507       Square psq = pos.square<PAWN>(strongSide);
508       Rank rk = relative_rank(strongSide, psq);
509       Direction push = pawn_push(strongSide);
510
511       // If the pawn is on the 5th rank and the pawn (currently) is on
512       // the same color square as the bishop then there is a chance of
513       // a fortress. Depending on the king position give a moderate
514       // reduction or a stronger one if the defending king is near the
515       // corner but not trapped there.
516       if (rk == RANK_5 && !opposite_colors(bsq, psq))
517       {
518           int d = distance(psq + 3 * push, ksq);
519
520           if (d <= 2 && !(d == 0 && ksq == pos.square<KING>(strongSide) + 2 * push))
521               return ScaleFactor(24);
522           else
523               return ScaleFactor(48);
524       }
525
526       // When the pawn has moved to the 6th rank we can be fairly sure
527       // it's drawn if the bishop attacks the square in front of the
528       // pawn from a reasonable distance and the defending king is near
529       // the corner
530       if (   rk == RANK_6
531           && distance(psq + 2 * push, ksq) <= 1
532           && (PseudoAttacks[BISHOP][bsq] & (psq + push))
533           && distance<File>(bsq, psq) >= 2)
534           return ScaleFactor(8);
535   }
536
537   return SCALE_FACTOR_NONE;
538 }
539
540 /// KRPP vs KRP. There is just a single rule: if the stronger side has no passed
541 /// pawns and the defending king is actively placed, the position is drawish.
542 template<>
543 ScaleFactor Endgame<KRPPKRP>::operator()(const Position& pos) const {
544
545   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 2));
546   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 1));
547
548   Square wpsq1 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[0];
549   Square wpsq2 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[1];
550   Square bksq = pos.square<KING>(weakSide);
551
552   // Does the stronger side have a passed pawn?
553   if (pos.pawn_passed(strongSide, wpsq1) || pos.pawn_passed(strongSide, wpsq2))
554       return SCALE_FACTOR_NONE;
555
556   Rank r = std::max(relative_rank(strongSide, wpsq1), relative_rank(strongSide, wpsq2));
557
558   if (   distance<File>(bksq, wpsq1) <= 1
559       && distance<File>(bksq, wpsq2) <= 1
560       && relative_rank(strongSide, bksq) > r)
561   {
562       assert(r > RANK_1 && r < RANK_7);
563       return ScaleFactor(KRPPKRPScaleFactors[r]);
564   }
565   return SCALE_FACTOR_NONE;
566 }
567
568
569 /// K and two or more pawns vs K. There is just a single rule here: If all pawns
570 /// are on the same rook file and are blocked by the defending king, it's a draw.
571 template<>
572 ScaleFactor Endgame<KPsK>::operator()(const Position& pos) const {
573
574   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == VALUE_ZERO);
575   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 2);
576   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
577
578   Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
579   Bitboard pawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
580
581   // If all pawns are ahead of the king, on a single rook file and
582   // the king is within one file of the pawns, it's a draw.
583   if (   !(pawns & ~forward_ranks_bb(weakSide, ksq))
584       && !((pawns & ~FileABB) && (pawns & ~FileHBB))
585       &&  distance<File>(ksq, lsb(pawns)) <= 1)
586       return SCALE_FACTOR_DRAW;
587
588   return SCALE_FACTOR_NONE;
589 }
590
591
592 /// KBP vs KB. There are two rules: if the defending king is somewhere along the
593 /// path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as the
594 /// stronger side's bishop, it's a draw. If the two bishops have opposite color,
595 /// it's almost always a draw.
596 template<>
597 ScaleFactor Endgame<KBPKB>::operator()(const Position& pos) const {
598
599   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
600   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
601
602   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
603   Square strongBishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
604   Square weakBishopSq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
605   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
606
607   // Case 1: Defending king blocks the pawn, and cannot be driven away
608   if (   file_of(weakKingSq) == file_of(pawnSq)
609       && relative_rank(strongSide, pawnSq) < relative_rank(strongSide, weakKingSq)
610       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
611           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
612       return SCALE_FACTOR_DRAW;
613
614   // Case 2: Opposite colored bishops
615   if (opposite_colors(strongBishopSq, weakBishopSq))
616       return SCALE_FACTOR_DRAW;
617
618   return SCALE_FACTOR_NONE;
619 }
620
621
622 /// KBPP vs KB. It detects a few basic draws with opposite-colored bishops
623 template<>
624 ScaleFactor Endgame<KBPPKB>::operator()(const Position& pos) const {
625
626   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 2));
627   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
628
629   Square wbsq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
630   Square bbsq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
631
632   if (!opposite_colors(wbsq, bbsq))
633       return SCALE_FACTOR_NONE;
634
635   Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
636   Square psq1 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[0];
637   Square psq2 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[1];
638   Rank r1 = rank_of(psq1);
639   Rank r2 = rank_of(psq2);
640   Square blockSq1, blockSq2;
641
642   if (relative_rank(strongSide, psq1) > relative_rank(strongSide, psq2))
643   {
644       blockSq1 = psq1 + pawn_push(strongSide);
645       blockSq2 = make_square(file_of(psq2), rank_of(psq1));
646   }
647   else
648   {
649       blockSq1 = psq2 + pawn_push(strongSide);
650       blockSq2 = make_square(file_of(psq1), rank_of(psq2));
651   }
652
653   switch (distance<File>(psq1, psq2))
654   {
655   case 0:
656     // Both pawns are on the same file. It's an easy draw if the defender firmly
657     // controls some square in the frontmost pawn's path.
658     if (   file_of(ksq) == file_of(blockSq1)
659         && relative_rank(strongSide, ksq) >= relative_rank(strongSide, blockSq1)
660         && opposite_colors(ksq, wbsq))
661         return SCALE_FACTOR_DRAW;
662     else
663         return SCALE_FACTOR_NONE;
664
665   case 1:
666     // Pawns on adjacent files. It's a draw if the defender firmly controls the
667     // square in front of the frontmost pawn's path, and the square diagonally
668     // behind this square on the file of the other pawn.
669     if (   ksq == blockSq1
670         && opposite_colors(ksq, wbsq)
671         && (   bbsq == blockSq2
672             || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq2) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))
673             || distance(r1, r2) >= 2))
674         return SCALE_FACTOR_DRAW;
675
676     else if (   ksq == blockSq2
677              && opposite_colors(ksq, wbsq)
678              && (   bbsq == blockSq1
679                  || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq1) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))))
680         return SCALE_FACTOR_DRAW;
681     else
682         return SCALE_FACTOR_NONE;
683
684   default:
685     // The pawns are not on the same file or adjacent files. No scaling.
686     return SCALE_FACTOR_NONE;
687   }
688 }
689
690
691 /// KBP vs KN. There is a single rule: If the defending king is somewhere along
692 /// the path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as
693 /// the stronger side's bishop, it's a draw.
694 template<>
695 ScaleFactor Endgame<KBPKN>::operator()(const Position& pos) const {
696
697   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
698   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
699
700   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
701   Square strongBishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
702   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
703
704   if (   file_of(weakKingSq) == file_of(pawnSq)
705       && relative_rank(strongSide, pawnSq) < relative_rank(strongSide, weakKingSq)
706       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
707           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
708       return SCALE_FACTOR_DRAW;
709
710   return SCALE_FACTOR_NONE;
711 }
712
713
714 /// KNP vs K. There is a single rule: if the pawn is a rook pawn on the 7th rank
715 /// and the defending king prevents the pawn from advancing, the position is drawn.
716 template<>
717 ScaleFactor Endgame<KNPK>::operator()(const Position& pos) const {
718
719   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg, 1));
720   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
721
722   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
723   Square pawnSq     = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
724   Square weakKingSq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
725
726   if (pawnSq == SQ_A7 && distance(SQ_A8, weakKingSq) <= 1)
727       return SCALE_FACTOR_DRAW;
728
729   return SCALE_FACTOR_NONE;
730 }
731
732
733 /// KNP vs KB. If knight can block bishop from taking pawn, it's a win.
734 /// Otherwise the position is drawn.
735 template<>
736 ScaleFactor Endgame<KNPKB>::operator()(const Position& pos) const {
737
738   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg, 1));
739   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
740
741   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
742   Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
743   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
744
745   // King needs to get close to promoting pawn to prevent knight from blocking.
746   // Rules for this are very tricky, so just approximate.
747   if (forward_file_bb(strongSide, pawnSq) & pos.attacks_from<BISHOP>(bishopSq))
748       return ScaleFactor(distance(weakKingSq, pawnSq));
749
750   return SCALE_FACTOR_NONE;
751 }
752
753
754 /// KP vs KP. This is done by removing the weakest side's pawn and probing the
755 /// KP vs K bitbase: If the weakest side has a draw without the pawn, it probably
756 /// has at least a draw with the pawn as well. The exception is when the stronger
757 /// side's pawn is far advanced and not on a rook file; in this case it is often
758 /// possible to win (e.g. 8/4k3/3p4/3P4/6K1/8/8/8 w - - 0 1).
759 template<>
760 ScaleFactor Endgame<KPKP>::operator()(const Position& pos) const {
761
762   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
763   assert(verify_material(pos, weakSide,   VALUE_ZERO, 1));
764
765   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
766   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
767   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
768   Square psq  = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
769
770   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
771
772   // If the pawn has advanced to the fifth rank or further, and is not a
773   // rook pawn, it's too dangerous to assume that it's at least a draw.
774   if (rank_of(psq) >= RANK_5 && file_of(psq) != FILE_A)
775       return SCALE_FACTOR_NONE;
776
777   // Probe the KPK bitbase with the weakest side's pawn removed. If it's a draw,
778   // it's probably at least a draw even with the pawn.
779   return Bitbases::probe(wksq, psq, bksq, us) ? SCALE_FACTOR_NONE : SCALE_FACTOR_DRAW;
780 }