]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/evaluate.cpp
0f116a85b7f0f99456ce647f72c53ae7441181f4
[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
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26
27 #include "bitcount.h"
28 #include "evaluate.h"
29 #include "material.h"
30 #include "pawns.h"
31 #include "thread.h"
32 #include "ucioption.h"
33
34
35 ////
36 //// Local definitions
37 ////
38
39 namespace {
40
41   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
42   // by the evaluation functions.
43   struct EvalInfo {
44
45     // Pointer to pawn hash table entry
46     PawnInfo* pi;
47
48     // updateKingTables[color] is set to true if we have enough material
49     // to trigger the opponent's king safety calculation. When is false we
50     // skip the time consuming update of the king attackers tables.
51     bool updateKingTables[2];
52
53     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
54     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][0] contains
55     // all squares attacked by the given color.
56     Bitboard attackedBy[2][8];
57
58     // kingZone[color] is the zone around the enemy king which is considered
59     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
60     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
61     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
62     // is on g8, kingZone[WHITE] is a bitboard containing the squares f8, h8,
63     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
64     Bitboard kingZone[2];
65
66     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
67     // which attack a square in the kingZone of the enemy king.
68     int kingAttackersCount[2];
69
70     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
71     // given color which attack a square in the kingZone of the enemy king. The
72     // weights of the individual piece types are given by the variables
73     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
74     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
75     int kingAttackersWeight[2];
76
77     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
78     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
79     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
80     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
81     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
82     int kingAdjacentZoneAttacksCount[2];
83   };
84
85   // Evaluation grain size, must be a power of 2
86   const int GrainSize = 8;
87
88   // Evaluation weights, initialized from UCI options
89   enum { Mobility, PawnStructure, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
90   Score Weights[6];
91
92   typedef Value V;
93   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
94
95   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
96   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
97   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
98   // parameters at 100, which looks prettier.
99   //
100   // Values modified by Joona Kiiski
101   const Score WeightsInternal[] = {
102       S(248, 271), S(233, 201), S(252, 259), S(46, 0), S(247, 0), S(259, 0)
103   };
104
105   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
106   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
107   // by friendly pieces.
108   const Score MobilityBonus[][32] = {
109      {}, {},
110      { S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0, -3), S(12,  7), S(25, 17), // Knights
111        S( 31, 22), S( 38, 27), S( 38, 27) },
112      { S(-25,-30), S(-11,-16), S(  3, -2), S(17, 12), S(31, 26), S(45, 40), // Bishops
113        S( 57, 52), S( 65, 60), S( 71, 65), S(74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
114        S( 79, 74), S( 80, 75), S( 81, 76), S(81, 76) },
115      { S(-20,-36), S(-14,-19), S( -8, -3), S(-2, 13), S( 4, 29), S(10, 46), // Rooks
116        S( 14, 62), S( 19, 79), S( 23, 95), S(26,106), S(27,111), S(28,114),
117        S( 29,116), S( 30,117), S( 31,118), S(32,118) },
118      { S(-10,-18), S( -8,-13), S( -6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8), // Queens
119        S(  3, 13), S(  5, 19), S(  8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
120        S( 16, 35), S( 17, 35), S( 18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
121        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
122        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
123        S( 20, 35), S( 20, 35) }
124   };
125
126   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
127   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
128   const Value OutpostBonus[][64] = {
129   {
130   //  A     B     C     D     E     F     G     H
131     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
132     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
133     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
134     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
135     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
136     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
137   {
138     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
139     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
140     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
141     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
142     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
143     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
144   };
145
146   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
147   // which piece type attacks which one.
148   const Score ThreatBonus[][8] = {
149     {}, {},
150     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
151     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
152     { S(0, 0), S(-1, 29), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
153     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
154   };
155
156   // ThreatedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
157   // piece type is attacked by an enemy pawn.
158   const Score ThreatedByPawnPenalty[] = {
159     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
160   };
161
162   #undef S
163
164   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
165   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
166   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
167
168   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
169   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 43);
170   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 19);
171
172   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
173   // right to castle.
174   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
175
176   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
177   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
178   // based on how many squares inside this area are safe and available for
179   // friendly minor pieces.
180   const Bitboard SpaceMask[] = {
181     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
182     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
183     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
184     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
185     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
186     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
187   };
188
189   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
190   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
191   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
192   // is used as an index to KingDangerTable[].
193   //
194   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
195   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
196
197   // Bonuses for enemy's safe checks
198   const int QueenContactCheckBonus = 6;
199   const int RookContactCheckBonus  = 4;
200   const int QueenCheckBonus        = 3;
201   const int RookCheckBonus         = 2;
202   const int BishopCheckBonus       = 1;
203   const int KnightCheckBonus       = 1;
204
205   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
206   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
207   const int InitKingDanger[] = {
208      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
209      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
210      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
211     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
212     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
213     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
214     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
215     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
216   };
217
218   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
219   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
220   Score KingDangerTable[2][128];
221
222   // Pawn and material hash tables, indexed by the current thread id.
223   // Note that they will be initialized at 0 being global variables.
224   MaterialInfoTable* MaterialTable[MAX_THREADS];
225   PawnInfoTable* PawnTable[MAX_THREADS];
226
227   // Function prototypes
228   template<bool HasPopCnt>
229   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
230
231   template<Color Us, bool HasPopCnt>
232   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
233
234   template<Color Us, bool HasPopCnt>
235   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
236
237   template<Color Us, bool HasPopCnt>
238   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value& margin);
239
240   template<Color Us>
241   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
242
243   template<Color Us, bool HasPopCnt>
244   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
245
246   template<Color Us>
247   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
248
249   Score apply_weight(Score v, Score weight);
250   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
251   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
252   void init_safety();
253 }
254
255
256 ////
257 //// Functions
258 ////
259
260
261 /// Prefetches in pawn hash tables
262
263 void prefetchPawn(Key key, int threadID) {
264
265     PawnTable[threadID]->prefetch(key);
266 }
267
268
269 /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
270 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
271 /// between them based on the remaining material.
272 Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
273
274     return CpuHasPOPCNT ? do_evaluate<true>(pos, margin)
275                         : do_evaluate<false>(pos, margin);
276 }
277
278 namespace {
279
280 template<bool HasPopCnt>
281 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
282
283   EvalInfo ei;
284   Score mobilityWhite, mobilityBlack;
285
286   assert(pos.is_ok());
287   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < MAX_THREADS);
288   assert(!pos.is_check());
289
290   // Initialize value by reading the incrementally updated scores included
291   // in the position object (material + piece square tables).
292   Score bonus = pos.value();
293
294   // margin is the uncertainty estimation of position's evaluation
295   // and typically is used by the search for pruning decisions.
296   margin = VALUE_ZERO;
297
298   // Probe the material hash table
299   MaterialInfo* mi = MaterialTable[pos.thread()]->get_material_info(pos);
300   bonus += mi->material_value();
301
302   // If we have a specialized evaluation function for the current material
303   // configuration, call it and return.
304   if (mi->specialized_eval_exists())
305       return mi->evaluate(pos);
306
307   // Probe the pawn hash table
308   ei.pi = PawnTable[pos.thread()]->get_pawn_info(pos);
309   bonus += apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]);
310
311   // Initialize attack and king safety bitboards
312   init_eval_info<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
313   init_eval_info<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
314
315   // Evaluate pieces and mobility
316   bonus +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei, mobilityWhite)
317           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei, mobilityBlack);
318
319   bonus += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
320
321   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
322   // information when computing the king safety evaluation.
323   bonus +=  evaluate_king<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei, margin)
324           - evaluate_king<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei, margin);
325
326   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
327   bonus +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
328           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
329
330   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
331   bonus +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
332           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
333
334   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
335   if (mi->space_weight())
336   {
337       int s = evaluate_space<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
338       bonus += apply_weight(make_score(s * mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
339   }
340
341   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
342   ScaleFactor sf = eg_value(bonus) > VALUE_ZERO ? mi->scale_factor(pos, WHITE)
343                                                 : mi->scale_factor(pos, BLACK);
344   Phase phase = mi->game_phase();
345
346   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
347   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
348   if (   phase < PHASE_MIDGAME
349       && pos.opposite_colored_bishops()
350       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
351   {
352       // Only the two bishops ?
353       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
354           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
355       {
356           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
357           // certainly a draw or at least two pawns.
358           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
359           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
360       }
361       else
362           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
363           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
364            sf = ScaleFactor(50);
365   }
366
367   // Interpolate between the middle game and the endgame score
368   Value v = scale_by_game_phase(bonus, phase, sf);
369   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
370 }
371
372 } // namespace
373
374
375 /// init_eval() initializes various tables used by the evaluation function
376
377 void init_eval(int threads) {
378
379   assert(threads <= MAX_THREADS);
380
381   for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
382   {
383       if (i >= threads)
384       {
385           delete PawnTable[i];
386           delete MaterialTable[i];
387           PawnTable[i] = NULL;
388           MaterialTable[i] = NULL;
389           continue;
390       }
391       if (!PawnTable[i])
392           PawnTable[i] = new PawnInfoTable();
393
394       if (!MaterialTable[i])
395           MaterialTable[i] = new MaterialInfoTable();
396   }
397 }
398
399
400 /// quit_eval() releases heap-allocated memory at program termination
401
402 void quit_eval() {
403
404   init_eval(0);
405 }
406
407
408 /// read_weights() reads evaluation weights from the corresponding UCI parameters
409
410 void read_weights(Color us) {
411
412   // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
413   // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
414   const int kingDangerUs   = (us == WHITE ? KingDangerUs   : KingDangerThem);
415   const int kingDangerThem = (us == WHITE ? KingDangerThem : KingDangerUs);
416
417   Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
418   Weights[PawnStructure]  = weight_option("Pawn Structure (Middle Game)", "Pawn Structure (Endgame)", WeightsInternal[PawnStructure]);
419   Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
420   Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
421   Weights[kingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
422   Weights[kingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
423
424   // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We do this
425   // by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem] by their average.
426   if (get_option_value_bool("UCI_AnalyseMode"))
427       Weights[kingDangerUs] = Weights[kingDangerThem] = (Weights[kingDangerUs] + Weights[kingDangerThem]) / 2;
428
429   init_safety();
430 }
431
432
433 namespace {
434
435   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
436   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
437
438   template<Color Us, bool HasPopCnt>
439   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
440
441     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
442     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
443
444     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
445     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
446     ei.updateKingTables[Us] = pos.piece_count(Us, QUEEN) && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame;
447     if (ei.updateKingTables[Us])
448     {
449         ei.kingZone[Us] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
450         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
451         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? count_1s<Max15>(b) / 2 : EmptyBoardBB;
452         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = EmptyBoardBB;
453     }
454   }
455
456
457   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
458
459   template<PieceType Piece, Color Us>
460   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
461
462     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
463
464     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
465
466     // Initial bonus based on square
467     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
468
469     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
470     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
471     if (bonus && bit_is_set(ei.attackedBy[Us][PAWN], s))
472     {
473         if (    pos.pieces(KNIGHT, Them) == EmptyBoardBB
474             && (SquaresByColorBB[square_color(s)] & pos.pieces(BISHOP, Them)) == EmptyBoardBB)
475             bonus += bonus + bonus / 2;
476         else
477             bonus += bonus / 2;
478     }
479     return make_score(bonus, bonus);
480   }
481
482
483   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
484
485   template<PieceType Piece, Color Us, bool HasPopCnt>
486   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
487
488     Bitboard b;
489     Square s, ksq;
490     int mob;
491     File f;
492     Score bonus = SCORE_ZERO;
493
494     const BitCountType Full  = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64 : CNT32;
495     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
496     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
497     const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, Piece);
498
499     ei.attackedBy[Us][Piece] = EmptyBoardBB;
500
501     while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
502     {
503         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
504         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
505             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
506         else if (Piece == BISHOP)
507             b = bishop_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(QUEEN, Us));
508         else if (Piece == ROOK)
509             b = rook_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
510         else
511             assert(false);
512
513         // Update attack info
514         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
515
516         // King attacks
517         if (ei.updateKingTables[Us] && (b & ei.kingZone[Us]))
518         {
519             ei.kingAttackersCount[Us]++;
520             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
521             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
522             if (bb)
523                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += count_1s<Max15>(bb);
524         }
525
526         // Mobility
527         mob = (Piece != QUEEN ? count_1s<Max15>(b & mobilityArea)
528                               : count_1s<Full >(b & mobilityArea));
529
530         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
531
532         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
533         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
534         if (bit_is_set(ei.attackedBy[Them][PAWN], s))
535             bonus -= ThreatedByPawnPenalty[Piece];
536
537         // Bishop and knight outposts squares
538         if ((Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT) && pos.square_is_weak(s, Us))
539             bonus += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
540
541         // Queen or rook on 7th rank
542         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
543             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
544             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
545         {
546             bonus += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
547         }
548
549         // Special extra evaluation for rooks
550         if (Piece == ROOK)
551         {
552             // Open and half-open files
553             f = square_file(s);
554             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
555             {
556                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
557                     bonus += RookOpenFileBonus;
558                 else
559                     bonus += RookHalfOpenFileBonus;
560             }
561
562             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
563             // king has lost right to castle.
564             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
565                 continue;
566
567             ksq = pos.king_square(Us);
568
569             if (    square_file(ksq) >= FILE_E
570                 &&  square_file(s) > square_file(ksq)
571                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
572             {
573                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
574                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, square_file(ksq)))
575                     bonus -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
576                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
577             }
578             else if (    square_file(ksq) <= FILE_D
579                      &&  square_file(s) < square_file(ksq)
580                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
581             {
582                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
583                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, square_file(ksq)))
584                     bonus -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
585                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
586             }
587         }
588     }
589     return bonus;
590   }
591
592
593   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
594   // and the type of attacked one.
595
596   template<Color Us>
597   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
598
599     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
600
601     Bitboard b;
602     Score bonus = SCORE_ZERO;
603
604     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
605     Bitboard weakEnemies =  pos.pieces_of_color(Them)
606                           & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
607                           & ei.attackedBy[Us][0];
608     if (!weakEnemies)
609         return SCORE_ZERO;
610
611     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
612     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
613     // considered because are already handled in king evaluation.
614     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
615     {
616         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
617         if (b)
618             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
619                 if (b & pos.pieces(pt2))
620                     bonus += ThreatBonus[pt1][pt2];
621     }
622     return bonus;
623   }
624
625
626   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
627   // pieces of a given color.
628
629   template<Color Us, bool HasPopCnt>
630   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
631
632     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
633
634     Score bonus = mobility = SCORE_ZERO;
635
636     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
637     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces_of_color(Us));
638
639     bonus += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
640     bonus += evaluate_pieces<BISHOP, Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
641     bonus += evaluate_pieces<ROOK,   Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
642     bonus += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
643
644     // Sum up all attacked squares
645     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
646                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
647                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
648     return bonus;
649   }
650
651
652   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
653
654   template<Color Us, bool HasPopCnt>
655   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value& margin) {
656
657     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
658     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
659
660     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
661     int attackUnits;
662     const Square ksq = pos.king_square(Us);
663
664     // King shelter
665     Score bonus = ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq);
666
667     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
668     // from optimally tuned.
669     if (   ei.updateKingTables[Them]
670         && ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
671         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
672     {
673         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
674         // apart from the king itself
675         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
676         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
677                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
678                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
679
680         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
681         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
682         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
683         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
684         // king, and the quality of the pawn shelter.
685         attackUnits =  Min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
686                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + count_1s<Max15>(undefended))
687                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
688                      - mg_value(ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq)) / 32;
689
690         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
691         // squares around the king attacked by enemy queen...
692         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces_of_color(Them);
693         if (b)
694         {
695             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
696             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
697                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
698             if (b)
699                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
700                               * count_1s<Max15>(b)
701                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
702         }
703
704         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
705         // squares around the king attacked by enemy rooks...
706         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces_of_color(Them);
707
708         // Consider only squares where the enemy rook gives check
709         b &= RookPseudoAttacks[ksq];
710
711         if (b)
712         {
713             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
714             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
715                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
716             if (b)
717                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
718                               * count_1s<Max15>(b)
719                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
720         }
721
722         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
723         safe = ~(pos.pieces_of_color(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
724
725         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
726         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
727
728         // Enemy queen safe checks
729         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
730         if (b)
731             attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
732
733         // Enemy rooks safe checks
734         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
735         if (b)
736             attackUnits += RookCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
737
738         // Enemy bishops safe checks
739         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
740         if (b)
741             attackUnits += BishopCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
742
743         // Enemy knights safe checks
744         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
745         if (b)
746             attackUnits += KnightCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
747
748         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
749         attackUnits = Min(99, Max(0, attackUnits));
750
751         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
752         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
753         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
754         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
755         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
756         bonus -= KingDangerTable[Us][attackUnits];
757         if (pos.side_to_move() == Us)
758             margin += mg_value(KingDangerTable[Us][attackUnits]);
759     }
760     return bonus;
761   }
762
763
764   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
765
766   template<Color Us>
767   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
768
769     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
770
771     Score bonus = SCORE_ZERO;
772     Bitboard squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
773     Bitboard b = ei.pi->passed_pawns(Us);
774
775     if (!b)
776         return SCORE_ZERO;
777
778     do {
779         Square s = pop_1st_bit(&b);
780
781         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
782
783         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
784         int rr = r * (r - 1);
785
786         // Base bonus based on rank
787         Value mbonus = Value(20 * rr);
788         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
789
790         if (rr)
791         {
792             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
793
794             // Adjust bonus based on kings proximity
795             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 3 * rr);
796             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
797             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 6 * rr);
798
799             // If the pawn is free to advance, increase bonus
800             if (pos.square_is_empty(blockSq))
801             {
802                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
803                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
804
805                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
806                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
807                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
808                 if (   (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
809                     && (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
810                     unsafeSquares = squaresToQueen;
811                 else
812                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces_of_color(Them));
813
814                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
815                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
816                 if (!unsafeSquares)
817                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
818                 else
819                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
820                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
821                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
822                     // if no, somewhat smaller bonus.
823                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
824
825                 // At last, add a small bonus when there are no *friendly* pieces
826                 // in the pawn's path.
827                 if (!(squaresToQueen & pos.pieces_of_color(Us)))
828                     ebonus += Value(rr);
829             }
830         } // rr != 0
831
832         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
833         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
834         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & neighboring_files_bb(s);
835         if (supportingPawns & rank_bb(s))
836             ebonus += Value(r * 20);
837         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
838             ebonus += Value(r * 12);
839
840         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
841         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
842         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
843         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
844         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
845         // value if the other side has a rook or queen.
846         if (square_file(s) == FILE_A || square_file(s) == FILE_H)
847         {
848             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
849                 ebonus += ebonus / 4;
850             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
851                 ebonus -= ebonus / 4;
852         }
853         bonus += make_score(mbonus, ebonus);
854
855     } while (b);
856
857     // Add the scores to the middle game and endgame eval
858     return apply_weight(bonus, Weights[PassedPawns]);
859   }
860
861
862   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
863   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
864   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
865   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
866   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
867   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
868   template<Color Us, bool HasPopCnt>
869   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
870
871     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
872     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
873
874     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
875     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
876     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
877     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
878                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
879                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
880                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
881
882     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
883     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
884     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
885     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
886
887     return count_1s<Max15>(safe) + count_1s<Max15>(behind & safe);
888   }
889
890
891   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
892
893   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
894       return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
895                         (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
896   }
897
898
899   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
900   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
901
902   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
903
904     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
905     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
906     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
907
908     Value eg = eg_value(v);
909     Value ev = Value((eg * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL);
910
911     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
912     return Value(result & ~(GrainSize - 1));
913   }
914
915
916   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
917   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
918
919   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
920
921     // Scale option value from 100 to 256
922     int mg = get_option_value_int(mgOpt) * 256 / 100;
923     int eg = get_option_value_int(egOpt) * 256 / 100;
924
925     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
926   }
927
928
929   // init_safety() initizes the king safety evaluation, based on UCI
930   // parameters. It is called from read_weights().
931
932   void init_safety() {
933
934     const Value MaxSlope = Value(30);
935     const Value Peak = Value(1280);
936     Value t[100];
937
938     // First setup the base table
939     for (int i = 0; i < 100; i++)
940     {
941         t[i] = Value(int(0.4 * i * i));
942
943         if (i > 0)
944             t[i] = Min(t[i], t[i - 1] + MaxSlope);
945
946         t[i] = Min(t[i], Peak);
947     }
948
949     // Then apply the weights and get the final KingDangerTable[] array
950     for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
951         for (int i = 0; i < 100; i++)
952             KingDangerTable[c][i] = apply_weight(make_score(t[i], 0), Weights[KingDangerUs + c]);
953   }
954 }