]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/evaluate.cpp
05c4c1119bb61eb0a6242c3072509a95cac9c14b
[stockfish] / src / evaluate.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) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <iostream>
22 #include <iomanip>
23 #include <sstream>
24
25 #include "bitcount.h"
26 #include "evaluate.h"
27 #include "material.h"
28 #include "pawns.h"
29 #include "thread.h"
30 #include "ucioption.h"
31
32 namespace {
33
34   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
35   // by the evaluation functions.
36   struct EvalInfo {
37
38     // Pointers to material and pawn hash table entries
39     MaterialInfo* mi;
40     PawnInfo* pi;
41
42     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
43     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][0] contains
44     // all squares attacked by the given color.
45     Bitboard attackedBy[2][8];
46
47     // kingZone[color] is the zone around the enemy king which is considered
48     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
49     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
50     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
51     // is on g8, kingZone[WHITE] is a bitboard containing the squares f8, h8,
52     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
53     Bitboard kingZone[2];
54
55     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
56     // which attack a square in the kingZone of the enemy king.
57     int kingAttackersCount[2];
58
59     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
60     // given color which attack a square in the kingZone of the enemy king. The
61     // weights of the individual piece types are given by the variables
62     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
63     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
64     int kingAttackersWeight[2];
65
66     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
67     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
68     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
69     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
70     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
71     int kingAdjacentZoneAttacksCount[2];
72   };
73
74   // Evaluation grain size, must be a power of 2
75   const int GrainSize = 8;
76
77   // Evaluation weights, initialized from UCI options
78   enum { Mobility, PawnStructure, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
79   Score Weights[6];
80
81   typedef Value V;
82   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
83
84   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
85   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
86   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
87   // parameters at 100, which looks prettier.
88   //
89   // Values modified by Joona Kiiski
90   const Score WeightsInternal[] = {
91       S(248, 271), S(233, 201), S(252, 259), S(46, 0), S(247, 0), S(259, 0)
92   };
93
94   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
95   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
96   // by friendly pieces.
97   const Score MobilityBonus[][32] = {
98      {}, {},
99      { S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0, -3), S(12,  7), S(25, 17), // Knights
100        S( 31, 22), S( 38, 27), S( 38, 27) },
101      { S(-25,-30), S(-11,-16), S(  3, -2), S(17, 12), S(31, 26), S(45, 40), // Bishops
102        S( 57, 52), S( 65, 60), S( 71, 65), S(74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
103        S( 79, 74), S( 80, 75), S( 81, 76), S(81, 76) },
104      { S(-20,-36), S(-14,-19), S( -8, -3), S(-2, 13), S( 4, 29), S(10, 46), // Rooks
105        S( 14, 62), S( 19, 79), S( 23, 95), S(26,106), S(27,111), S(28,114),
106        S( 29,116), S( 30,117), S( 31,118), S(32,118) },
107      { S(-10,-18), S( -8,-13), S( -6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8), // Queens
108        S(  3, 13), S(  5, 19), S(  8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
109        S( 16, 35), S( 17, 35), S( 18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
110        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
111        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
112        S( 20, 35), S( 20, 35) }
113   };
114
115   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
116   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
117   const Value OutpostBonus[][64] = {
118   {
119   //  A     B     C     D     E     F     G     H
120     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
121     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
122     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
123     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
124     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
125     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
126   {
127     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
128     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
129     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
130     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
131     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
132     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
133   };
134
135   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
136   // which piece type attacks which one.
137   const Score ThreatBonus[][8] = {
138     {}, {},
139     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
140     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
141     { S(0, 0), S(-1, 29), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
142     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
143   };
144
145   // ThreatedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
146   // piece type is attacked by an enemy pawn.
147   const Score ThreatedByPawnPenalty[] = {
148     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
149   };
150
151   #undef S
152
153   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
154   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
155   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
156
157   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
158   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 43);
159   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 19);
160
161   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
162   // right to castle.
163   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
164
165   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
166   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
167   // happen in Chess960 games.
168   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(100, 100);
169
170   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
171   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
172   // based on how many squares inside this area are safe and available for
173   // friendly minor pieces.
174   const Bitboard SpaceMask[] = {
175     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
176     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
177     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
178     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
179     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
180     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
181   };
182
183   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
184   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
185   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
186   // is used as an index to KingDangerTable[].
187   //
188   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
189   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
190
191   // Bonuses for enemy's safe checks
192   const int QueenContactCheckBonus = 6;
193   const int RookContactCheckBonus  = 4;
194   const int QueenCheckBonus        = 3;
195   const int RookCheckBonus         = 2;
196   const int BishopCheckBonus       = 1;
197   const int KnightCheckBonus       = 1;
198
199   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
200   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
201   const int InitKingDanger[] = {
202      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
203      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
204      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
205     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
206     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
207     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
208     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
209     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
210   };
211
212   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
213   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
214   Score KingDangerTable[2][128];
215
216   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
217   // evaluation terms, used when tracing.
218   Score TracedScores[2][16];
219   std::stringstream TraceStream;
220
221   enum TracedType {
222       PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
223       PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
224   };
225
226   // Function prototypes
227   template<bool HasPopCnt, bool Trace>
228   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
229
230   template<Color Us, bool HasPopCnt>
231   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
232
233   template<Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
234   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
235
236   template<Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
237   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
238
239   template<Color Us>
240   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
241
242   template<Color Us, bool HasPopCnt>
243   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
244
245   template<Color Us>
246   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
247
248   template<bool HasPopCnt>
249   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
250
251   inline Score apply_weight(Score v, Score weight);
252   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
253   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
254   void init_safety();
255   double to_cp(Value v);
256   void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
257 }
258
259
260 /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
261 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
262 /// between them based on the remaining material.
263 Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
264
265   return CpuHasPOPCNT ? do_evaluate<true, false>(pos, margin)
266                       : do_evaluate<false, false>(pos, margin);
267 }
268
269 namespace {
270
271 template<bool HasPopCnt, bool Trace>
272 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
273
274   EvalInfo ei;
275   Value margins[2];
276   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
277
278   assert(pos.is_ok());
279   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < MAX_THREADS);
280   assert(!pos.in_check());
281
282   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
283   // in the position object (material + piece square tables).
284   score = pos.value();
285
286   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
287   // that typically is used by the search for pruning decisions.
288   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
289
290   // Probe the material hash table
291   ei.mi = Threads[pos.thread()].materialTable.get_material_info(pos);
292   score += ei.mi->material_value();
293
294   // If we have a specialized evaluation function for the current material
295   // configuration, call it and return.
296   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
297   {
298       margin = VALUE_ZERO;
299       return ei.mi->evaluate(pos);
300   }
301
302   // Probe the pawn hash table
303   ei.pi = Threads[pos.thread()].pawnTable.get_pawn_info(pos);
304   score += apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]);
305
306   // Initialize attack and king safety bitboards
307   init_eval_info<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
308   init_eval_info<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
309
310   // Evaluate pieces and mobility
311   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
312           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
313
314   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
315
316   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
317   // information when computing the king safety evaluation.
318   score +=  evaluate_king<WHITE, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, margins)
319           - evaluate_king<BLACK, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, margins);
320
321   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
322   score +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
323           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
324
325   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
326   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
327           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
328
329   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
330   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
331       score += evaluate_unstoppable_pawns<HasPopCnt>(pos, ei);
332
333   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
334   if (ei.mi->space_weight())
335   {
336       int s = evaluate_space<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
337       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
338   }
339
340   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
341   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
342                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
343
344   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
345   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
346   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
347       && pos.opposite_colored_bishops()
348       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
349   {
350       // Only the two bishops ?
351       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
352           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
353       {
354           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
355           // certainly a draw or at least two pawns.
356           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
357           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
358       }
359       else
360           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
361           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
362            sf = ScaleFactor(50);
363   }
364
365   // Interpolate between the middle game and the endgame score
366   margin = margins[pos.side_to_move()];
367   Value v = scale_by_game_phase(score, ei.mi->game_phase(), sf);
368
369   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
370   if (Trace)
371   {
372       trace_add(PST, pos.value());
373       trace_add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
374       trace_add(PAWN, apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]));
375       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
376       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
377       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
378       trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns<false>(pos, ei));
379       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE, false>(pos, ei), 0);
380       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK, false>(pos, ei), 0);
381       trace_add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
382       trace_add(TOTAL, score);
383       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
384                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
385                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
386                   << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
387                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
388                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
389                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
390   }
391
392   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
393 }
394
395 } // namespace
396
397
398 /// read_weights() reads evaluation weights from the corresponding UCI parameters
399
400 void read_evaluation_uci_options(Color us) {
401
402   // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
403   // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
404   const int kingDangerUs   = (us == WHITE ? KingDangerUs   : KingDangerThem);
405   const int kingDangerThem = (us == WHITE ? KingDangerThem : KingDangerUs);
406
407   Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
408   Weights[PawnStructure]  = weight_option("Pawn Structure (Middle Game)", "Pawn Structure (Endgame)", WeightsInternal[PawnStructure]);
409   Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
410   Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
411   Weights[kingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
412   Weights[kingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
413
414   // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We do this
415   // by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem] by their average.
416   if (Options["UCI_AnalyseMode"].value<bool>())
417       Weights[kingDangerUs] = Weights[kingDangerThem] = (Weights[kingDangerUs] + Weights[kingDangerThem]) / 2;
418
419   init_safety();
420 }
421
422
423 namespace {
424
425   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
426   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
427
428   template<Color Us, bool HasPopCnt>
429   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
430
431     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
432     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
433
434     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
435     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
436
437     // Init king safety tables only if we are going to use them
438     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
439         && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame)
440     {
441         ei.kingZone[Us] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
442         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
443         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? count_1s<Max15>(b) / 2 : 0;
444         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
445     } else
446         ei.kingZone[Us] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
447   }
448
449
450   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
451
452   template<PieceType Piece, Color Us>
453   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
454
455     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
456
457     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
458
459     // Initial bonus based on square
460     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
461
462     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
463     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
464     if (bonus && bit_is_set(ei.attackedBy[Us][PAWN], s))
465     {
466         if (    pos.pieces(KNIGHT, Them) == EmptyBoardBB
467             && (SquaresByColorBB[square_color(s)] & pos.pieces(BISHOP, Them)) == EmptyBoardBB)
468             bonus += bonus + bonus / 2;
469         else
470             bonus += bonus / 2;
471     }
472     return make_score(bonus, bonus);
473   }
474
475
476   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
477
478   template<PieceType Piece, Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
479   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
480
481     Bitboard b;
482     Square s, ksq;
483     int mob;
484     File f;
485     Score score = SCORE_ZERO;
486
487     const BitCountType Full  = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64 : CNT32;
488     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
489     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
490     const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, Piece);
491
492     ei.attackedBy[Us][Piece] = EmptyBoardBB;
493
494     while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
495     {
496         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
497         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
498             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
499         else if (Piece == BISHOP)
500             b = bishop_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(QUEEN, Us));
501         else if (Piece == ROOK)
502             b = rook_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
503         else
504             assert(false);
505
506         // Update attack info
507         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
508
509         // King attacks
510         if (b & ei.kingZone[Us])
511         {
512             ei.kingAttackersCount[Us]++;
513             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
514             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
515             if (bb)
516                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += count_1s<Max15>(bb);
517         }
518
519         // Mobility
520         mob = (Piece != QUEEN ? count_1s<Max15>(b & mobilityArea)
521                               : count_1s<Full >(b & mobilityArea));
522
523         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
524
525         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
526         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
527         if (bit_is_set(ei.attackedBy[Them][PAWN], s))
528             score -= ThreatedByPawnPenalty[Piece];
529
530         // Bishop and knight outposts squares
531         if ((Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT) && pos.square_is_weak(s, Us))
532             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
533
534         // Queen or rook on 7th rank
535         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
536             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
537             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
538         {
539             score += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
540         }
541
542         // Special extra evaluation for bishops
543         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
544         {
545             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
546             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
547             // problem, especially when that pawn is also blocked.
548             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
549             {
550                 Square d = pawn_push(Us) + (square_file(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
551                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
552                 {
553                     if (!pos.square_is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
554                         score -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
555                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
556                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty;
557                     else
558                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
559                 }
560             }
561         }
562
563         // Special extra evaluation for rooks
564         if (Piece == ROOK)
565         {
566             // Open and half-open files
567             f = square_file(s);
568             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
569             {
570                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
571                     score += RookOpenFileBonus;
572                 else
573                     score += RookHalfOpenFileBonus;
574             }
575
576             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
577             // king has lost right to castle.
578             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
579                 continue;
580
581             ksq = pos.king_square(Us);
582
583             if (    square_file(ksq) >= FILE_E
584                 &&  square_file(s) > square_file(ksq)
585                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
586             {
587                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
588                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, square_file(ksq)))
589                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
590                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
591             }
592             else if (    square_file(ksq) <= FILE_D
593                      &&  square_file(s) < square_file(ksq)
594                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
595             {
596                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
597                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, square_file(ksq)))
598                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
599                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
600             }
601         }
602     }
603
604     if (Trace)
605         TracedScores[Us][Piece] = score;
606
607     return score;
608   }
609
610
611   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
612   // and the type of attacked one.
613
614   template<Color Us>
615   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
616
617     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
618
619     Bitboard b;
620     Score score = SCORE_ZERO;
621
622     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
623     Bitboard weakEnemies =  pos.pieces_of_color(Them)
624                           & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
625                           & ei.attackedBy[Us][0];
626     if (!weakEnemies)
627         return SCORE_ZERO;
628
629     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
630     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
631     // considered because are already handled in king evaluation.
632     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
633     {
634         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
635         if (b)
636             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
637                 if (b & pos.pieces(pt2))
638                     score += ThreatBonus[pt1][pt2];
639     }
640     return score;
641   }
642
643
644   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
645   // pieces of a given color.
646
647   template<Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
648   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
649
650     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
651
652     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
653
654     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
655     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces_of_color(Us));
656
657     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
658     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
659     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
660     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
661
662     // Sum up all attacked squares
663     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
664                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
665                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
666     return score;
667   }
668
669
670   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
671
672   template<Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
673   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
674
675     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
676     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
677
678     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
679     int attackUnits;
680     const Square ksq = pos.king_square(Us);
681
682     // King shelter
683     Score score = ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq);
684
685     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
686     // from optimally tuned.
687     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
688         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
689     {
690         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
691         // apart from the king itself
692         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
693         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
694                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
695                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
696
697         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
698         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
699         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
700         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
701         // king, and the quality of the pawn shelter.
702         attackUnits =  Min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
703                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + count_1s<Max15>(undefended))
704                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
705                      - mg_value(ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq)) / 32;
706
707         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
708         // squares around the king attacked by enemy queen...
709         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces_of_color(Them);
710         if (b)
711         {
712             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
713             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
714                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
715             if (b)
716                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
717                               * count_1s<Max15>(b)
718                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
719         }
720
721         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
722         // squares around the king attacked by enemy rooks...
723         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces_of_color(Them);
724
725         // Consider only squares where the enemy rook gives check
726         b &= RookPseudoAttacks[ksq];
727
728         if (b)
729         {
730             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
731             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
732                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
733             if (b)
734                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
735                               * count_1s<Max15>(b)
736                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
737         }
738
739         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
740         safe = ~(pos.pieces_of_color(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
741
742         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
743         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
744
745         // Enemy queen safe checks
746         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
747         if (b)
748             attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
749
750         // Enemy rooks safe checks
751         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
752         if (b)
753             attackUnits += RookCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
754
755         // Enemy bishops safe checks
756         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
757         if (b)
758             attackUnits += BishopCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
759
760         // Enemy knights safe checks
761         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
762         if (b)
763             attackUnits += KnightCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
764
765         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
766         attackUnits = Min(99, Max(0, attackUnits));
767
768         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
769         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
770         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
771         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
772         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
773         score -= KingDangerTable[Us][attackUnits];
774         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us][attackUnits]);
775     }
776
777     if (Trace)
778         TracedScores[Us][KING] = score;
779
780     return score;
781   }
782
783
784   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
785
786   template<Color Us>
787   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
788
789     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
790
791     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
792     Score score = SCORE_ZERO;
793
794     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
795
796     if (!b)
797         return SCORE_ZERO;
798
799     do {
800         Square s = pop_1st_bit(&b);
801
802         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
803
804         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
805         int rr = r * (r - 1);
806
807         // Base bonus based on rank
808         Value mbonus = Value(20 * rr);
809         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
810
811         if (rr)
812         {
813             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
814
815             // Adjust bonus based on kings proximity
816             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 3 * rr);
817             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
818             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 6 * rr);
819
820             // If the pawn is free to advance, increase bonus
821             if (pos.square_is_empty(blockSq))
822             {
823                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
824                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
825
826                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
827                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
828                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
829                 if (   (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
830                     && (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
831                     unsafeSquares = squaresToQueen;
832                 else
833                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces_of_color(Them));
834
835                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
836                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
837                 if (!unsafeSquares)
838                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
839                 else
840                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
841                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
842                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
843                     // if no, somewhat smaller bonus.
844                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
845
846                 // At last, add a small bonus when there are no *friendly* pieces
847                 // in the pawn's path.
848                 if (!(squaresToQueen & pos.pieces_of_color(Us)))
849                     ebonus += Value(rr);
850             }
851         } // rr != 0
852
853         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
854         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
855         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & neighboring_files_bb(s);
856         if (supportingPawns & rank_bb(s))
857             ebonus += Value(r * 20);
858         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
859             ebonus += Value(r * 12);
860
861         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
862         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
863         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
864         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
865         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
866         // value if the other side has a rook or queen.
867         if (square_file(s) == FILE_A || square_file(s) == FILE_H)
868         {
869             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
870                 ebonus += ebonus / 4;
871             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
872                 ebonus -= ebonus / 4;
873         }
874         score += make_score(mbonus, ebonus);
875
876     } while (b);
877
878     // Add the scores to the middle game and endgame eval
879     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
880   }
881
882
883   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
884   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
885
886   template<bool HasPopCnt>
887   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
888
889     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
890
891     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
892     Square s, blockSq, queeningSquare;
893     Color c, winnerSide, loserSide;
894     bool pathDefended, opposed;
895     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
896     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
897
898     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
899     // record how many plies are required for promotion.
900     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
901     {
902         // Skip if other side has non-pawn pieces
903         if (pos.non_pawn_material(opposite_color(c)))
904             continue;
905
906         b = ei.pi->passed_pawns(c);
907
908         while (b)
909         {
910             s = pop_1st_bit(&b);
911             queeningSquare = relative_square(c, make_square(square_file(s), RANK_8));
912             queeningPath = squares_in_front_of(c, s);
913
914             // Compute plies to queening and check direct advancement
915             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
916             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(opposite_color(c)), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
917             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & queeningPath) == queeningPath);
918
919             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
920                 continue;
921
922             // Opponent king cannot block because path is defended and position
923             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
924             assert(!pos.in_check());
925             assert(queeningPath & pos.occupied_squares() == queeningPath & pos.pieces_of_color(c));
926
927             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
928             movesToGo += count_1s<Max15>(queeningPath & pos.pieces_of_color(c));
929
930             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
931                 continue;
932
933             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
934             pliesToQueen[c] = Min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
935         }
936     }
937
938     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
939     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
940     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
941         return SCORE_ZERO;
942
943     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
944     loserSide = opposite_color(winnerSide);
945
946     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
947     b = candidates = pos.pieces(PAWN, loserSide);
948
949     while (b)
950     {
951         s = pop_1st_bit(&b);
952
953         // Compute plies from queening
954         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(square_file(s), RANK_8));
955         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
956         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
957
958         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
959         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
960             || (squares_in_front_of(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, loserSide)))
961             clear_bit(&candidates, s);
962     }
963
964     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
965     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
966         return SCORE_ZERO;
967
968     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
969     b = candidates;
970
971     while (b)
972     {
973         s = pop_1st_bit(&b);
974         sacptg = blockersCount = 0;
975         minKingDist = kingptg = 256;
976
977         // Compute plies from queening
978         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(square_file(s), RANK_8));
979         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
980         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
981
982         // Generate list of blocking pawns and supporters
983         supporters = neighboring_files_bb(s) & candidates;
984         opposed = squares_in_front_of(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
985         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
986
987         assert(blockers);
988
989         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
990         while (blockers)
991         {
992             blockSq = pop_1st_bit(&blockers);
993             movesToGo = 256;
994
995             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
996             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
997             if (!opposed)
998             {
999                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
1000
1001                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1002                 {
1003                     d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1004                     movesToGo = Min(movesToGo, d);
1005                 }
1006             }
1007
1008             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1009             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1010
1011             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1012             {
1013                 d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1014                 movesToGo = Min(movesToGo, d);
1015             }
1016
1017             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1018             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1019             if (movesToGo <= 0)
1020                 continue;
1021
1022             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1023             sacptg += movesToGo * 2;
1024             blockersCount++;
1025
1026             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1027             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1028             minKingDist = Min(minKingDist, d);
1029             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1030         }
1031
1032         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1033         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1034             return SCORE_ZERO;
1035
1036         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1037         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1038             return SCORE_ZERO;
1039     }
1040
1041     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1042     Score score = make_score(0, (Value) 0x500 - 0x20 * pliesToQueen[winnerSide]);
1043     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1044   }
1045
1046
1047   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1048   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1049   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1050   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1051   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1052   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1053   template<Color Us, bool HasPopCnt>
1054   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1055
1056     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
1057     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1058
1059     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1060     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1061     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1062     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1063                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
1064                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1065                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1066
1067     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1068     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
1069     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1070     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1071
1072     return count_1s<Max15>(safe) + count_1s<Max15>(behind & safe);
1073   }
1074
1075
1076   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
1077
1078   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
1079       return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
1080                         (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
1081   }
1082
1083
1084   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
1085   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1086
1087   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1088
1089     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1090     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1091     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1092
1093     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1094     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1095     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1096   }
1097
1098
1099   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1100   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1101
1102   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1103
1104     // Scale option value from 100 to 256
1105     int mg = Options[mgOpt].value<int>() * 256 / 100;
1106     int eg = Options[egOpt].value<int>() * 256 / 100;
1107
1108     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1109   }
1110
1111
1112   // init_safety() initizes the king safety evaluation, based on UCI
1113   // parameters. It is called from read_weights().
1114
1115   void init_safety() {
1116
1117     const Value MaxSlope = Value(30);
1118     const Value Peak = Value(1280);
1119     Value t[100];
1120
1121     // First setup the base table
1122     for (int i = 0; i < 100; i++)
1123     {
1124         t[i] = Value(int(0.4 * i * i));
1125
1126         if (i > 0)
1127             t[i] = Min(t[i], t[i - 1] + MaxSlope);
1128
1129         t[i] = Min(t[i], Peak);
1130     }
1131
1132     // Then apply the weights and get the final KingDangerTable[] array
1133     for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1134         for (int i = 0; i < 100; i++)
1135             KingDangerTable[c][i] = apply_weight(make_score(t[i], 0), Weights[KingDangerUs + c]);
1136   }
1137
1138
1139   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1140   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1141
1142   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMidgame); }
1143
1144   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1145
1146       TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1147       TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1148   }
1149
1150   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1151   // values of a single evaluation term.
1152
1153   void trace_row(const char *name, int idx) {
1154
1155     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1156     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1157
1158     switch (idx) {
1159     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1160         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1161                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1162                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1163         break;
1164     default:
1165         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1166                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1167                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1168                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1169                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1170                     << std::showpos
1171                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1172                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1173     }
1174   }
1175 }
1176
1177
1178 /// trace_evaluate() is like evaluate() but instead of a value returns a string
1179 /// suitable to be print on stdout with the detailed descriptions and values of
1180 /// each evaluation term. Used mainly for debugging.
1181
1182 std::string trace_evaluate(const Position& pos) {
1183
1184     Value margin;
1185     std::string totals;
1186
1187     TraceStream.str("");
1188     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
1189     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
1190
1191     do_evaluate<false, true>(pos, margin);
1192
1193     totals = TraceStream.str();
1194     TraceStream.str("");
1195
1196     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
1197                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
1198                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1199
1200     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
1201     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
1202     trace_row("Pawns", PAWN);
1203     trace_row("Knights", KNIGHT);
1204     trace_row("Bishops", BISHOP);
1205     trace_row("Rooks", ROOK);
1206     trace_row("Queens", QUEEN);
1207     trace_row("Mobility", MOBILITY);
1208     trace_row("King safety", KING);
1209     trace_row("Threats", THREAT);
1210     trace_row("Passed pawns", PASSED);
1211     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
1212     trace_row("Space", SPACE);
1213
1214     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1215     trace_row("Total", TOTAL);
1216     TraceStream << totals;
1217
1218     return TraceStream.str();
1219 }