Refactor pawns shelter and storm
[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) 2008-2012 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 <iomanip>
22 #include <sstream>
23 #include <algorithm>
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     // kingRing[color] is the zone around the 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, kingRing[BLACK] is a bitboard containing the squares f8, h8,
52     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
53     Bitboard kingRing[2];
54
55     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
56     // which attack a square in the kingRing 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 kingRing 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, 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(252, 344), S(216, 266), 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   // ThreatenedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
146   // piece type is attacked by an enemy pawn.
147   const Score ThreatenedByPawnPenalty[] = {
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, 21);
159   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 10);
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   // Penalty for BNR that is not defended by anything
171   const Score UndefendedPiecePenalty = make_score(25, 10);
172
173   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
174   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
175   // based on how many squares inside this area are safe and available for
176   // friendly minor pieces.
177   const Bitboard SpaceMask[] = {
178     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
179     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
180     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
181     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
182     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
183     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
184   };
185
186   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
187   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
188   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
189   // is used as an index to KingDangerTable[].
190   //
191   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
192   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
193
194   // Bonuses for enemy's safe checks
195   const int QueenContactCheckBonus = 6;
196   const int RookContactCheckBonus  = 4;
197   const int QueenCheckBonus        = 3;
198   const int RookCheckBonus         = 2;
199   const int BishopCheckBonus       = 1;
200   const int KnightCheckBonus       = 1;
201
202   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
203   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
204   const int InitKingDanger[] = {
205      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
206      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
207      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
208     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
209     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
210     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
211     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
212     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
213   };
214
215   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
216   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
217   Score KingDangerTable[2][128];
218
219   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
220   // evaluation terms, used when tracing.
221   Score TracedScores[2][16];
222   std::stringstream TraceStream;
223
224   enum TracedType {
225     PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
226     PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
227   };
228
229   // Function prototypes
230   template<bool Trace>
231   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
232
233   template<Color Us>
234   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
235
236   template<Color Us, bool Trace>
237   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
238
239   template<Color Us, bool Trace>
240   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
241
242   template<Color Us>
243   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
244
245   template<Color Us>
246   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
247
248   template<Color Us>
249   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
250
251   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
252
253   inline Score apply_weight(Score v, Score weight);
254   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
255   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
256   double to_cp(Value v);
257   void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
258   void trace_row(const char* name, int idx);
259 }
260
261
262 namespace Eval {
263
264   Color RootColor;
265
266   /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
267   /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
268   /// between them based on the remaining material.
269
270   Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
271     return do_evaluate<false>(pos, margin);
272   }
273
274
275   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
276   /// and setup king tables.
277
278   void init() {
279
280     Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
281     Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
282     Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
283     Weights[KingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
284     Weights[KingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
285
286     // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
287     // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
288     // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We
289     // do this by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem]
290     // by their average.
291     if (Options["UCI_AnalyseMode"])
292         Weights[KingDangerUs] = Weights[KingDangerThem] = (Weights[KingDangerUs] + Weights[KingDangerThem]) / 2;
293
294     const int MaxSlope = 30;
295     const int Peak = 1280;
296
297     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
298     {
299         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
300
301         KingDangerTable[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerUs]);
302         KingDangerTable[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerThem]);
303     }
304   }
305
306
307   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
308   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
309   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
310
311   std::string trace(const Position& pos) {
312
313     Value margin;
314     std::string totals;
315
316     RootColor = pos.side_to_move();
317
318     TraceStream.str("");
319     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
320     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
321
322     do_evaluate<true>(pos, margin);
323
324     totals = TraceStream.str();
325     TraceStream.str("");
326
327     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
328                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
329                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
330
331     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
332     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
333     trace_row("Pawns", PAWN);
334     trace_row("Knights", KNIGHT);
335     trace_row("Bishops", BISHOP);
336     trace_row("Rooks", ROOK);
337     trace_row("Queens", QUEEN);
338     trace_row("Mobility", MOBILITY);
339     trace_row("King safety", KING);
340     trace_row("Threats", THREAT);
341     trace_row("Passed pawns", PASSED);
342     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
343     trace_row("Space", SPACE);
344
345     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
346     trace_row("Total", TOTAL);
347     TraceStream << totals;
348
349     return TraceStream.str();
350   }
351
352 } // namespace Eval
353
354
355 namespace {
356
357 template<bool Trace>
358 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
359
360   assert(!pos.in_check());
361
362   EvalInfo ei;
363   Value margins[2];
364   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
365
366   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
367   // in the position object (material + piece square tables).
368   score = pos.value();
369
370   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
371   // that typically is used by the search for pruning decisions.
372   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
373
374   // Probe the material hash table
375   ei.mi = Threads[pos.thread()].materialTable.material_info(pos);
376   score += ei.mi->material_value();
377
378   // If we have a specialized evaluation function for the current material
379   // configuration, call it and return.
380   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
381   {
382       margin = VALUE_ZERO;
383       return ei.mi->evaluate(pos);
384   }
385
386   // Probe the pawn hash table
387   ei.pi = Threads[pos.thread()].pawnTable.pawn_info(pos);
388   score += ei.pi->pawns_value();
389
390   // Initialize attack and king safety bitboards
391   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
392   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
393
394   // Evaluate pieces and mobility
395   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
396           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
397
398   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
399
400   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
401   // information when computing the king safety evaluation.
402   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
403           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
404
405   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
406   score +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
407           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
408
409   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
410   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
411           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
412
413   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
414   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
415       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
416
417   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
418   if (ei.mi->space_weight())
419   {
420       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
421       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
422   }
423
424   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
425   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
426                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
427
428   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
429   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
430   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
431       && pos.opposite_colored_bishops()
432       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
433   {
434       // Only the two bishops ?
435       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
436           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
437       {
438           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
439           // certainly a draw or at least two pawns.
440           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
441           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
442       }
443       else
444           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
445           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
446            sf = ScaleFactor(50);
447   }
448
449   // Interpolate between the middle game and the endgame score
450   margin = margins[pos.side_to_move()];
451   Value v = scale_by_game_phase(score, ei.mi->game_phase(), sf);
452
453   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
454   if (Trace)
455   {
456       trace_add(PST, pos.value());
457       trace_add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
458       trace_add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
459       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
460       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
461       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
462       trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
463       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
464       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
465       trace_add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
466       trace_add(TOTAL, score);
467       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
468                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
469                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
470                   << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
471                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
472                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
473                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
474   }
475
476   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
477 }
478
479
480   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
481   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
482
483   template<Color Us>
484   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
485
486     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
487
488     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
489     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
490
491     // Init king safety tables only if we are going to use them
492     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
493         && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame)
494     {
495         ei.kingRing[Them] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
496         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
497         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
498         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
499     } else
500         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
501   }
502
503
504   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
505
506   template<PieceType Piece, Color Us>
507   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
508
509     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
510
511     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
512
513     // Initial bonus based on square
514     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
515
516     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
517     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
518     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
519     {
520         if (   !pos.pieces(KNIGHT, Them)
521             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(BISHOP, Them)))
522             bonus += bonus + bonus / 2;
523         else
524             bonus += bonus / 2;
525     }
526     return make_score(bonus, bonus);
527   }
528
529
530   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
531
532   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
533   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
534
535     Bitboard b;
536     Square s, ksq;
537     int mob;
538     File f;
539     Score score = SCORE_ZERO;
540
541     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
542     const Square* pl = pos.piece_list(Us, Piece);
543
544     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
545
546     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
547     {
548         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
549         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
550             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
551         else if (Piece == BISHOP)
552             b = attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(QUEEN, Us));
553         else if (Piece == ROOK)
554             b = attacks_bb<ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
555         else
556             assert(false);
557
558         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
559
560         if (b & ei.kingRing[Them])
561         {
562             ei.kingAttackersCount[Us]++;
563             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
564             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
565             if (bb)
566                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
567         }
568
569         mob = (Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
570                               : popcount<Full >(b & mobilityArea));
571
572         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
573
574         // Add a bonus if a slider is pinning an enemy piece
575         if (   (Piece == BISHOP || Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
576             && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s))
577         {
578             b = BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces();
579
580             assert(b);
581
582             if (single_bit(b) && (b & pos.pieces(Them)))
583                 score += ThreatBonus[Piece][type_of(pos.piece_on(first_1(b)))];
584         }
585
586         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
587         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
588         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
589             score -= ThreatenedByPawnPenalty[Piece];
590
591         // Bishop and knight outposts squares
592         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
593             && !(pos.pieces(PAWN, Them) & attack_span_mask(Us, s)))
594             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
595
596         // Queen or rook on 7th rank
597         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
598             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
599             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
600         {
601             score += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
602         }
603
604         // Special extra evaluation for bishops
605         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
606         {
607             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
608             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
609             // problem, especially when that pawn is also blocked.
610             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
611             {
612                 Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
613                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
614                 {
615                     if (!pos.square_is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
616                         score -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
617                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
618                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty;
619                     else
620                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
621                 }
622             }
623         }
624
625         // Special extra evaluation for rooks
626         if (Piece == ROOK)
627         {
628             // Open and half-open files
629             f = file_of(s);
630             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
631             {
632                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
633                     score += RookOpenFileBonus;
634                 else
635                     score += RookHalfOpenFileBonus;
636             }
637
638             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
639             // king has lost right to castle.
640             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
641                 continue;
642
643             ksq = pos.king_square(Us);
644
645             if (    file_of(ksq) >= FILE_E
646                 &&  file_of(s) > file_of(ksq)
647                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
648             {
649                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
650                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, file_of(ksq)))
651                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
652                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
653             }
654             else if (    file_of(ksq) <= FILE_D
655                      &&  file_of(s) < file_of(ksq)
656                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
657             {
658                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
659                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, file_of(ksq)))
660                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
661                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
662             }
663         }
664     }
665
666     if (Trace)
667         TracedScores[Us][Piece] = score;
668
669     return score;
670   }
671
672
673   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
674   // and the type of attacked one.
675
676   template<Color Us>
677   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
678
679     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
680
681     Bitboard b, undefended, undefendedMinors, weakEnemies;
682     Score score = SCORE_ZERO;
683
684     // Undefended pieces get penalized even if not under attack
685     undefended = pos.pieces(Them) & ~ei.attackedBy[Them][0];
686     undefendedMinors = undefended & (pos.pieces(BISHOP) | pos.pieces(KNIGHT));
687
688     if (undefendedMinors)
689         score += single_bit(undefendedMinors) ? UndefendedPiecePenalty
690                                               : UndefendedPiecePenalty * 2;
691     if (undefended & pos.pieces(ROOK))
692         score += UndefendedPiecePenalty;
693
694     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
695     weakEnemies =  pos.pieces(Them)
696                  & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
697                  & ei.attackedBy[Us][0];
698
699     if (!weakEnemies)
700         return score;
701
702     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
703     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
704     // considered because are already handled in king evaluation.
705     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
706     {
707         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
708         if (b)
709             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
710                 if (b & pos.pieces(pt2))
711                     score += ThreatBonus[pt1][pt2];
712     }
713     return score;
714   }
715
716
717   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
718   // pieces of a given color.
719
720   template<Color Us, bool Trace>
721   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
722
723     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
724
725     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
726
727     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
728     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us));
729
730     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
731     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
732     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
733     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
734
735     // Sum up all attacked squares
736     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
737                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
738                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
739     return score;
740   }
741
742
743   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
744
745   template<Color Us, bool Trace>
746   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
747
748     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
749
750     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
751     int attackUnits;
752     const Square ksq = pos.king_square(Us);
753
754     // King shelter and enemy pawns storm
755     Score score = ei.pi->king_safety<Us>(pos, ksq);
756
757     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
758     // from optimally tuned.
759     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
760         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
761     {
762         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
763         // apart from the king itself
764         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
765         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
766                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
767                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
768
769         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
770         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
771         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
772         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
773         // king, and the quality of the pawn shelter.
774         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
775                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
776                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
777                      - mg_value(ei.pi->king_safety<Us>(pos, ksq)) / 32;
778
779         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
780         // squares around the king attacked by enemy queen...
781         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
782         if (b)
783         {
784             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
785             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
786                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
787             if (b)
788                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
789                               * popcount<Max15>(b)
790                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
791         }
792
793         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
794         // squares around the king attacked by enemy rooks...
795         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
796
797         // Consider only squares where the enemy rook gives check
798         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
799
800         if (b)
801         {
802             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
803             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
804                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
805             if (b)
806                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
807                               * popcount<Max15>(b)
808                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
809         }
810
811         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
812         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
813
814         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
815         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
816
817         // Enemy queen safe checks
818         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
819         if (b)
820             attackUnits += QueenCheckBonus * popcount<Max15>(b);
821
822         // Enemy rooks safe checks
823         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
824         if (b)
825             attackUnits += RookCheckBonus * popcount<Max15>(b);
826
827         // Enemy bishops safe checks
828         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
829         if (b)
830             attackUnits += BishopCheckBonus * popcount<Max15>(b);
831
832         // Enemy knights safe checks
833         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
834         if (b)
835             attackUnits += KnightCheckBonus * popcount<Max15>(b);
836
837         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
838         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
839
840         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
841         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
842         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
843         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
844         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
845         score -= KingDangerTable[Us == Eval::RootColor][attackUnits];
846         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us == Eval::RootColor][attackUnits]);
847     }
848
849     if (Trace)
850         TracedScores[Us][KING] = score;
851
852     return score;
853   }
854
855
856   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
857
858   template<Color Us>
859   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
860
861     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
862
863     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
864     Score score = SCORE_ZERO;
865
866     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
867
868     if (!b)
869         return SCORE_ZERO;
870
871     do {
872         Square s = pop_1st_bit(&b);
873
874         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
875
876         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
877         int rr = r * (r - 1);
878
879         // Base bonus based on rank
880         Value mbonus = Value(20 * rr);
881         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
882
883         if (rr)
884         {
885             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
886
887             // Adjust bonus based on kings proximity
888             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
889             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
890
891             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
892             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
893                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
894
895             // If the pawn is free to advance, increase bonus
896             if (pos.square_is_empty(blockSq))
897             {
898                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
899                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
900
901                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
902                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
903                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
904                 if (   (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
905                     && (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
906                     unsafeSquares = squaresToQueen;
907                 else
908                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces(Them));
909
910                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
911                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
912                 if (!unsafeSquares)
913                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
914                 else
915                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
916                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
917                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
918                     // if no, somewhat smaller bonus.
919                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
920             }
921         } // rr != 0
922
923         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
924         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
925         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & adjacent_files_bb(file_of(s));
926         if (supportingPawns & rank_bb(s))
927             ebonus += Value(r * 20);
928
929         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
930             ebonus += Value(r * 12);
931
932         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
933         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
934         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
935         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
936         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
937         // value if the other side has a rook or queen.
938         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
939         {
940             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
941                 ebonus += ebonus / 4;
942             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
943                 ebonus -= ebonus / 4;
944         }
945         score += make_score(mbonus, ebonus);
946
947     } while (b);
948
949     // Add the scores to the middle game and endgame eval
950     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
951   }
952
953
954   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
955   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
956
957   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
958
959     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
960     Square s, blockSq, queeningSquare;
961     Color c, winnerSide, loserSide;
962     bool pathDefended, opposed;
963     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
964     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
965
966     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
967     // record how many plies are required for promotion.
968     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
969     {
970         // Skip if other side has non-pawn pieces
971         if (pos.non_pawn_material(~c))
972             continue;
973
974         b = ei.pi->passed_pawns(c);
975
976         while (b)
977         {
978             s = pop_1st_bit(&b);
979             queeningSquare = relative_square(c, make_square(file_of(s), RANK_8));
980             queeningPath = squares_in_front_of(c, s);
981
982             // Compute plies to queening and check direct advancement
983             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
984             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
985             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & queeningPath) == queeningPath);
986
987             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
988                 continue;
989
990             // Opponent king cannot block because path is defended and position
991             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
992             assert(!pos.in_check());
993             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
994
995             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
996             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
997
998             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
999                 continue;
1000
1001             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
1002             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
1003         }
1004     }
1005
1006     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
1007     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
1008     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
1009         return SCORE_ZERO;
1010
1011     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
1012     loserSide = ~winnerSide;
1013
1014     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
1015     b = candidates = pos.pieces(PAWN, loserSide);
1016
1017     while (b)
1018     {
1019         s = pop_1st_bit(&b);
1020
1021         // Compute plies from queening
1022         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(file_of(s), RANK_8));
1023         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1024         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1025
1026         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
1027         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
1028             || (squares_in_front_of(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, loserSide)))
1029             candidates ^= s;
1030     }
1031
1032     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
1033     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
1034         return SCORE_ZERO;
1035
1036     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
1037     b = candidates;
1038
1039     while (b)
1040     {
1041         s = pop_1st_bit(&b);
1042         sacptg = blockersCount = 0;
1043         minKingDist = kingptg = 256;
1044
1045         // Compute plies from queening
1046         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(file_of(s), RANK_8));
1047         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1048         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1049
1050         // Generate list of blocking pawns and supporters
1051         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
1052         opposed = squares_in_front_of(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
1053         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
1054
1055         assert(blockers);
1056
1057         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
1058         while (blockers)
1059         {
1060             blockSq = pop_1st_bit(&blockers);
1061             movesToGo = 256;
1062
1063             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1064             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1065             if (!opposed)
1066             {
1067                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
1068
1069                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1070                 {
1071                     d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1072                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1073                 }
1074             }
1075
1076             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1077             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1078
1079             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1080             {
1081                 d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1082                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1083             }
1084
1085             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1086             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1087             if (movesToGo <= 0)
1088                 continue;
1089
1090             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1091             sacptg += movesToGo * 2;
1092             blockersCount++;
1093
1094             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1095             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1096             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1097             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1098         }
1099
1100         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1101         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1102             return SCORE_ZERO;
1103
1104         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1105         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1106             return SCORE_ZERO;
1107     }
1108
1109     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1110     Score score = make_score(0, (Value) 0x500 - 0x20 * pliesToQueen[winnerSide]);
1111     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1112   }
1113
1114
1115   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1116   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1117   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1118   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1119   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1120   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1121   template<Color Us>
1122   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1123
1124     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1125
1126     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1127     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1128     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1129     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1130                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
1131                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1132                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1133
1134     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1135     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
1136     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1137     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1138
1139     return popcount<Max15>(safe) + popcount<Max15>(behind & safe);
1140   }
1141
1142
1143   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
1144
1145   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
1146     return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
1147                       (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
1148   }
1149
1150
1151   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
1152   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1153
1154   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1155
1156     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1157     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1158     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1159
1160     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1161     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1162     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1163   }
1164
1165
1166   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1167   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1168
1169   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1170
1171     // Scale option value from 100 to 256
1172     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1173     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1174
1175     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1176   }
1177
1178
1179   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1180   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1181
1182   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMidgame); }
1183
1184   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1185
1186     TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1187     TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1188   }
1189
1190
1191   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1192   // values of a single evaluation term.
1193
1194   void trace_row(const char* name, int idx) {
1195
1196     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1197     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1198
1199     switch (idx) {
1200     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1201         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1202                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1203                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1204         break;
1205     default:
1206         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1207                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1208                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1209                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1210                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1211                     << std::showpos
1212                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1213                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1214     }
1215   }
1216 }