git.sesse.net Git - stockfish/blob - 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 Marco Costalba
   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 #include <cstring>
  27
  28 #include "evaluate.h"
  29 #include "material.h"
  30 #include "pawns.h"
  31 #include "scale.h"
  32 #include "thread.h"
  33 #include "ucioption.h"
  34
  35
  36 ////
  37 //// Local definitions
  38 ////
  39
  40 namespace {
  41
  42   const int Sign[2] = {1, -1};
  43
  44   // Evaluation grain size, must be a power of 2.
  45   const int GrainSize = 4;
  46
  47   // Evaluation weights
  48   int WeightMobilityMidgame      = 0x100;
  49   int WeightMobilityEndgame      = 0x100;
  50   int WeightPawnStructureMidgame = 0x100;
  51   int WeightPawnStructureEndgame = 0x100;
  52   int WeightPassedPawnsMidgame   = 0x100;
  53   int WeightPassedPawnsEndgame   = 0x100;
  54   int WeightKingSafety[2] = { 0x100, 0x100 };
  55   int WeightSpace;
  56
  57   // Internal evaluation weights.  These are applied on top of the evaluation
  58   // weights read from UCI parameters.  The purpose is to be able to change
  59   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
  60   // parameters at 100, which looks prettier.
  61   const int WeightMobilityMidgameInternal      = 0x100;
  62   const int WeightMobilityEndgameInternal      = 0x100;
  63   const int WeightPawnStructureMidgameInternal = 0x100;
  64   const int WeightPawnStructureEndgameInternal = 0x100;
  65   const int WeightPassedPawnsMidgameInternal   = 0x100;
  66   const int WeightPassedPawnsEndgameInternal   = 0x100;
  67   const int WeightKingSafetyInternal           = 0x110;
  68   const int WeightKingOppSafetyInternal        = 0x110;
  69   const int WeightSpaceInternal                = 0x30;
  70
  71   // Visually better to define tables constants
  72   typedef Value V;
  73
  74   // Knight mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
  75   // of attacked squares not occupied by friendly piecess.
  76   const Value MidgameKnightMobilityBonus[] = {
  77   //    0       1      2     3      4      5      6      7      8
  78     V(-30), V(-20),V(-10), V(0), V(10), V(20), V(25), V(30), V(30)
  79   };
  80
  81   const Value EndgameKnightMobilityBonus[] = {
  82   //    0       1      2     3      4      5      6      7      8
  83     V(-30), V(-20),V(-10), V(0), V(10), V(20), V(25), V(30), V(30)
  84   };
  85
  86   // Bishop mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
  87   // of attacked squares not occupied by friendly pieces.  X-ray attacks through
  88   // queens are also included.
  89   const Value MidgameBishopMobilityBonus[] = {
  90   //    0       1      2      3      4      5      6      7
  91     V(-30), V(-15),  V(0), V(15), V(30), V(45), V(58), V(66),
  92   //    8       9     10     11     12     13     14     15
  93     V( 72), V( 76), V(78), V(80), V(81), V(82), V(83), V(83)
  94   };
  95
  96   const Value EndgameBishopMobilityBonus[] = {
  97   //    0       1      2      3      4      5      6      7
  98     V(-30), V(-15),  V(0), V(15), V(30), V(45), V(58), V(66),
  99   //    8       9     10     11     12     13     14     15
 100     V( 72), V( 76), V(78), V(80), V(81), V(82), V(83), V(83)
 101   };
 102
 103   // Rook mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
 104   // of attacked squares not occupied by friendly pieces.  X-ray attacks through
 105   // queens and rooks are also included.
 106   const Value MidgameRookMobilityBonus[] = {
 107   //    0       1      2      3      4      5      6      7
 108     V(-18), V(-12), V(-6),  V(0),  V(6), V(12), V(16), V(21),
 109   //    8       9     10     11     12     13     14     15
 110     V( 24), V( 27), V(28), V(29), V(30), V(31), V(32), V(33)
 111   };
 112
 113   const Value EndgameRookMobilityBonus[] = {
 114   //    0       1      2      3      4      5      6      7
 115     V(-30), V(-18), V(-6),  V(6), V(18), V(30), V(42), V(54),
 116   //    8       9     10     11     12     13     14     15
 117     V( 66), V( 74), V(78), V(80), V(81), V(82), V(83), V(83)
 118   };
 119
 120   // Queen mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
 121   // of attacked squares not occupied by friendly pieces.
 122   const Value MidgameQueenMobilityBonus[] = {
 123   //    0      1      2      3      4      5      6      7
 124     V(-10), V(-8), V(-6), V(-4), V(-2), V( 0), V( 2), V( 4),
 125   //    8      9     10     11     12     13     14     15
 126     V(  6), V( 8), V(10), V(12), V(13), V(14), V(15), V(16),
 127   //   16     17     18     19     20     21     22     23
 128     V( 16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16),
 129   //   24     25     26     27     28     29     30     31
 130     V( 16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16)
 131   };
 132
 133   const Value EndgameQueenMobilityBonus[] = {
 134   //    0      1      2      3      4      5      6      7
 135     V(-20),V(-15),V(-10), V(-5), V( 0), V( 5), V(10), V(15),
 136   //    8      9     10     11     12     13     14     15
 137     V( 19), V(23), V(27), V(29), V(30), V(30), V(30), V(30),
 138   //   16     17     18     19     20     21     22     23
 139     V( 30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30),
 140   //   24     25     26     27     28     29     30     31
 141     V( 30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30)
 142   };
 143
 144   // Outpost bonuses for knights and bishops, indexed by square (from white's
 145   // point of view).
 146   const Value KnightOutpostBonus[64] = {
 147   //  A     B     C     D     E     F     G     H
 148     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 1
 149     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 2
 150     V(0), V(0), V(5),V(10),V(10), V(5), V(0), V(0), // 3
 151     V(0), V(5),V(20),V(30),V(30),V(20), V(5), V(0), // 4
 152     V(0),V(10),V(30),V(40),V(40),V(30),V(10), V(0), // 5
 153     V(0), V(5),V(20),V(20),V(20),V(20), V(5), V(0), // 6
 154     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 7
 155     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0)  // 8
 156   };
 157
 158   const Value BishopOutpostBonus[64] = {
 159   //  A     B     C     D     E     F     G     H
 160     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 1
 161     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 2
 162     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0), // 3
 163     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0), // 4
 164     V(0),V(10),V(20),V(20),V(20),V(20),V(10), V(0), // 5
 165     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0), // 6
 166     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 7
 167     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0)  // 8
 168   };
 169
 170   // Bonus for unstoppable passed pawns:
 171   const Value UnstoppablePawnValue = Value(0x500);
 172
 173   // Rooks and queens on the 7th rank:
 174   const Value MidgameRookOn7thBonus  = Value(50);
 175   const Value EndgameRookOn7thBonus  = Value(100);
 176   const Value MidgameQueenOn7thBonus = Value(25);
 177   const Value EndgameQueenOn7thBonus = Value(50);
 178
 179   // Rooks on open files:
 180   const Value RookOpenFileBonus     = Value(40);
 181   const Value RookHalfOpenFileBonus = Value(20);
 182
 183   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
 184   // right to castle:
 185   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
 186
 187   // Penalty for a bishop on a7/h7 (a2/h2 for black) which is trapped by
 188   // enemy pawns:
 189   const Value TrappedBishopA7H7Penalty = Value(300);
 190
 191   // Bitboard masks for detecting trapped bishops on a7/h7 (a2/h2 for black):
 192   const Bitboard MaskA7H7[2] = {
 193     ((1ULL << SQ_A7) | (1ULL << SQ_H7)),
 194     ((1ULL << SQ_A2) | (1ULL << SQ_H2))
 195   };
 196
 197   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
 198   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black).  This can obviously only
 199   // happen in Chess960 games.
 200   const Value TrappedBishopA1H1Penalty = Value(100);
 201
 202   // Bitboard masks for detecting trapped bishops on a1/h1 (a8/h8 for black):
 203   const Bitboard MaskA1H1[2] = {
 204     ((1ULL << SQ_A1) | (1ULL << SQ_H1)),
 205     ((1ULL << SQ_A8) | (1ULL << SQ_H8))
 206   };
 207
 208   // The SpaceMask[color] contains area of the board which is consdered by
 209   // the space evaluation.  In the middle game, each side is given a bonus
 210   // based on how many squares inside this area are safe and available for
 211   // friendly minor pieces.
 212   const Bitboard SpaceMask[2] = {
 213     (1ULL<<SQ_C2) | (1ULL<<SQ_D2) | (1ULL<<SQ_E2) | (1ULL<<SQ_F2) |
 214     (1ULL<<SQ_C3) | (1ULL<<SQ_D3) | (1ULL<<SQ_E3) | (1ULL<<SQ_F3) |
 215     (1ULL<<SQ_C4) | (1ULL<<SQ_D4) | (1ULL<<SQ_E4) | (1ULL<<SQ_F4),
 216     (1ULL<<SQ_C7) | (1ULL<<SQ_D7) | (1ULL<<SQ_E7) | (1ULL<<SQ_F7) |
 217     (1ULL<<SQ_C6) | (1ULL<<SQ_D6) | (1ULL<<SQ_E6) | (1ULL<<SQ_F6) |
 218     (1ULL<<SQ_C5) | (1ULL<<SQ_D5) | (1ULL<<SQ_E5) | (1ULL<<SQ_F5)
 219   };
 220
 221   /// King safety constants and variables.  The king safety scores are taken
 222   /// from the array SafetyTable[].  Various little "meta-bonuses" measuring
 223   /// the strength of the attack are added up into an integer, which is used
 224   /// as an index to SafetyTable[].
 225
 226   // Attack weights for each piece type.
 227   const int QueenAttackWeight  = 5;
 228   const int RookAttackWeight   = 3;
 229   const int BishopAttackWeight = 2;
 230   const int KnightAttackWeight = 2;
 231
 232   // Bonuses for safe checks for each piece type.
 233   int QueenContactCheckBonus = 3;
 234   int QueenCheckBonus        = 2;
 235   int RookCheckBonus         = 1;
 236   int BishopCheckBonus       = 1;
 237   int KnightCheckBonus       = 1;
 238   int DiscoveredCheckBonus   = 3;
 239
 240   // Scan for queen contact mates?
 241   const bool QueenContactMates = true;
 242
 243   // Bonus for having a mate threat.
 244   int MateThreatBonus = 3;
 245
 246   // InitKingDanger[] contains bonuses based on the position of the defending
 247   // king.
 248   const int InitKingDanger[64] = {
 249      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
 250      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
 251      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
 252     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
 253     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
 254     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
 255     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
 256     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
 257   };
 258
 259   // SafetyTable[] contains the actual king safety scores.  It is initialized
 260   // in init_safety().
 261   Value SafetyTable[100];
 262
 263   // Pawn and material hash tables, indexed by the current thread id
 264   PawnInfoTable *PawnTable[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
 265   MaterialInfoTable *MaterialTable[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
 266
 267   // Sizes of pawn and material hash tables
 268   const int PawnTableSize = 16384;
 269   const int MaterialTableSize = 1024;
 270
 271   // Array which gives the number of nonzero bits in an 8-bit integer:
 272   uint8_t BitCount8Bit[256];
 273
 274   // Function prototypes
 275   void evaluate_knight(const Position &p, Square s, Color us, EvalInfo &ei);
 276   void evaluate_bishop(const Position &p, Square s, Color us, EvalInfo &ei);
 277   void evaluate_rook(const Position &p, Square s, Color us, EvalInfo &ei);
 278   void evaluate_queen(const Position &p, Square s, Color us, EvalInfo &ei);
 279   void evaluate_king(const Position &p, Square s, Color us, EvalInfo &ei);
 280
 281   void evaluate_passed_pawns(const Position &pos, EvalInfo &ei);
 282   void evaluate_trapped_bishop_a7h7(const Position &pos, Square s, Color us,
 283                                     EvalInfo &ei);
 284   void evaluate_trapped_bishop_a1h1(const Position &pos, Square s, Color us,
 285                                     EvalInfo &ei);
 286
 287   void evaluate_space(const Position &p, Color us, EvalInfo &ei);
 288   inline Value apply_weight(Value v, int w);
 289   Value scale_by_game_phase(Value mv, Value ev, Phase ph, const ScaleFactor sf[]);
 290
 291   int count_1s_8bit(Bitboard b);
 292
 293   int compute_weight(int uciWeight, int internalWeight);
 294   int weight_option(const std::string& opt, int weight);
 295   void init_safety();
 296
 297 }
 298
 299
 300 ////
 301 //// Functions
 302 ////
 303
 304 /// evaluate() is the main evaluation function.  It always computes two
 305 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
 306 /// between them based on the remaining material.
 307
 308 Value evaluate(const Position &pos, EvalInfo &ei, int threadID) {
 309
 310   assert(pos.is_ok());
 311   assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
 312
 313   memset(&ei, 0, sizeof(EvalInfo));
 314
 315   // Initialize by reading the incrementally updated scores included in the
 316   // position object (material + piece square tables)
 317   ei.mgValue = pos.mg_value();
 318   ei.egValue = pos.eg_value();
 319
 320   // Probe the material hash table
 321   ei.mi = MaterialTable[threadID]->get_material_info(pos);
 322   ei.mgValue += ei.mi->mg_value();
 323   ei.egValue += ei.mi->eg_value();
 324
 325   // If we have a specialized evaluation function for the current material
 326   // configuration, call it and return
 327   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
 328       return ei.mi->evaluate(pos);
 329
 330   // After get_material_info() call that modifies them
 331   ScaleFactor factor[2];
 332   factor[WHITE] = ei.mi->scale_factor(pos, WHITE);
 333   factor[BLACK] = ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
 334
 335   // Probe the pawn hash table
 336   ei.pi = PawnTable[threadID]->get_pawn_info(pos);
 337   ei.mgValue += apply_weight(ei.pi->mg_value(), WeightPawnStructureMidgame);
 338   ei.egValue += apply_weight(ei.pi->eg_value(), WeightPawnStructureEndgame);
 339
 340   // Initialize king attack bitboards and king attack zones for both sides
 341   ei.attackedBy[WHITE][KING] = pos.piece_attacks<KING>(pos.king_square(WHITE));
 342   ei.attackedBy[BLACK][KING] = pos.piece_attacks<KING>(pos.king_square(BLACK));
 343   ei.kingZone[WHITE] = ei.attackedBy[BLACK][KING] | (ei.attackedBy[BLACK][KING] >> 8);
 344   ei.kingZone[BLACK] = ei.attackedBy[WHITE][KING] | (ei.attackedBy[WHITE][KING] << 8);
 345
 346   // Initialize pawn attack bitboards for both sides
 347   ei.attackedBy[WHITE][PAWN] = ((pos.pawns(WHITE) << 9) & ~FileABB) | ((pos.pawns(WHITE) << 7) & ~FileHBB);
 348   ei.attackedBy[BLACK][PAWN] = ((pos.pawns(BLACK) >> 7) & ~FileABB) | ((pos.pawns(BLACK) >> 9) & ~FileHBB);
 349   ei.kingAttackersCount[WHITE] = count_1s_max_15(ei.attackedBy[WHITE][PAWN] & ei.attackedBy[BLACK][KING])/2;
 350   ei.kingAttackersCount[BLACK] = count_1s_max_15(ei.attackedBy[BLACK][PAWN] & ei.attackedBy[WHITE][KING])/2;
 351
 352   // Evaluate pieces
 353   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
 354   {
 355     // Knights
 356     for (int i = 0; i < pos.piece_count(c, KNIGHT); i++)
 357         evaluate_knight(pos, pos.piece_list(c, KNIGHT, i), c, ei);
 358
 359     // Bishops
 360     for (int i = 0; i < pos.piece_count(c, BISHOP); i++)
 361         evaluate_bishop(pos, pos.piece_list(c, BISHOP, i), c, ei);
 362
 363     // Rooks
 364     for (int i = 0; i < pos.piece_count(c, ROOK); i++)
 365         evaluate_rook(pos, pos.piece_list(c, ROOK, i), c, ei);
 366
 367     // Queens
 368     for(int i = 0; i < pos.piece_count(c, QUEEN); i++)
 369         evaluate_queen(pos, pos.piece_list(c, QUEEN, i), c, ei);
 370
 371     // Special pattern: trapped bishops on a7/h7/a2/h2
 372     Bitboard b = pos.bishops(c) & MaskA7H7[c];
 373     while (b)
 374     {
 375         Square s = pop_1st_bit(&b);
 376         evaluate_trapped_bishop_a7h7(pos, s, c, ei);
 377     }
 378
 379     // Special pattern: trapped bishops on a1/h1/a8/h8 in Chess960:
 380     if (Chess960)
 381     {
 382         b = pos.bishops(c) & MaskA1H1[c];
 383         while (b)
 384         {
 385             Square s = pop_1st_bit(&b);
 386             evaluate_trapped_bishop_a1h1(pos, s, c, ei);
 387         }
 388     }
 389
 390     // Sum up all attacked squares
 391     ei.attackedBy[c][0] =   ei.attackedBy[c][PAWN]   | ei.attackedBy[c][KNIGHT]
 392                           | ei.attackedBy[c][BISHOP] | ei.attackedBy[c][ROOK]
 393                           | ei.attackedBy[c][QUEEN]  | ei.attackedBy[c][KING];
 394   }
 395
 396   // Kings.  Kings are evaluated after all other pieces for both sides,
 397   // because we need complete attack information for all pieces when computing
 398   // the king safety evaluation.
 399   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
 400       evaluate_king(pos, pos.king_square(c), c, ei);
 401
 402   // Evaluate passed pawns.  We evaluate passed pawns for both sides at once,
 403   // because we need to know which side promotes first in positions where
 404   // both sides have an unstoppable passed pawn.
 405   if (ei.pi->passed_pawns())
 406       evaluate_passed_pawns(pos, ei);
 407
 408   Phase phase = pos.game_phase();
 409
 410   // Middle-game specific evaluation terms
 411   if (phase > PHASE_ENDGAME)
 412   {
 413     // Pawn storms in positions with opposite castling.
 414     if (   square_file(pos.king_square(WHITE)) >= FILE_E
 415         && square_file(pos.king_square(BLACK)) <= FILE_D)
 416
 417         ei.mgValue += ei.pi->queenside_storm_value(WHITE)
 418                     - ei.pi->kingside_storm_value(BLACK);
 419
 420     else if (   square_file(pos.king_square(WHITE)) <= FILE_D
 421              && square_file(pos.king_square(BLACK)) >= FILE_E)
 422
 423         ei.mgValue += ei.pi->kingside_storm_value(WHITE)
 424                     - ei.pi->queenside_storm_value(BLACK);
 425
 426     // Evaluate space for both sides
 427     if (ei.mi->space_weight() > 0)
 428     {
 429         evaluate_space(pos, WHITE, ei);
 430         evaluate_space(pos, BLACK, ei);
 431     }
 432   }
 433
 434   // Mobility
 435   ei.mgValue += apply_weight(ei.mgMobility, WeightMobilityMidgame);
 436   ei.egValue += apply_weight(ei.egMobility, WeightMobilityEndgame);
 437
 438   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
 439   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those
 440   if (   phase < PHASE_MIDGAME
 441       && pos.opposite_colored_bishops()
 442       && (   (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL && ei.egValue > Value(0))
 443           || (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL && ei.egValue < Value(0))))
 444   {
 445       ScaleFactor sf;
 446
 447       // Only the two bishops ?
 448       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
 449           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
 450       {
 451           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
 452           // certainly a draw or at least two pawns.
 453           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
 454           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
 455       }
 456       else
 457           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
 458           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
 459            sf = ScaleFactor(50);
 460
 461       if (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
 462           factor[WHITE] = sf;
 463       if (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
 464           factor[BLACK] = sf;
 465   }
 466
 467   // Interpolate between the middle game and the endgame score, and
 468   // return
 469   Color stm = pos.side_to_move();
 470
 471   Value v = Sign[stm] * scale_by_game_phase(ei.mgValue, ei.egValue, phase, factor);
 472
 473   return (ei.mateThreat[stm] == MOVE_NONE ? v : 8 * QueenValueMidgame - v);
 474 }
 475
 476
 477 /// quick_evaluate() does a very approximate evaluation of the current position.
 478 /// It currently considers only material and piece square table scores.  Perhaps
 479 /// we should add scores from the pawn and material hash tables?
 480
 481 Value quick_evaluate(const Position &pos) {
 482
 483   assert(pos.is_ok());
 484
 485   static const
 486   ScaleFactor sf[2] = {SCALE_FACTOR_NORMAL, SCALE_FACTOR_NORMAL};
 487
 488   Value mgv = pos.mg_value();
 489   Value egv = pos.eg_value();
 490   Phase ph = pos.game_phase();
 491   Color stm = pos.side_to_move();
 492
 493   return Sign[stm] * scale_by_game_phase(mgv, egv, ph, sf);
 494 }
 495
 496
 497 /// init_eval() initializes various tables used by the evaluation function.
 498
 499 void init_eval(int threads) {
 500
 501   assert(threads <= THREAD_MAX);
 502
 503   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
 504   {
 505     if (i >= threads)
 506     {
 507         delete PawnTable[i];
 508         delete MaterialTable[i];
 509         PawnTable[i] = NULL;
 510         MaterialTable[i] = NULL;
 511         continue;
 512     }
 513     if (!PawnTable[i])
 514         PawnTable[i] = new PawnInfoTable(PawnTableSize);
 515     if (!MaterialTable[i])
 516         MaterialTable[i] = new MaterialInfoTable(MaterialTableSize);
 517   }
 518
 519   for (Bitboard b = 0ULL; b < 256ULL; b++)
 520       BitCount8Bit[b] = count_1s(b);
 521 }
 522
 523
 524 /// quit_eval() releases heap-allocated memory at program termination.
 525
 526 void quit_eval() {
 527
 528   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
 529   {
 530       delete PawnTable[i];
 531       delete MaterialTable[i];
 532   }
 533 }
 534
 535
 536 /// read_weights() reads evaluation weights from the corresponding UCI
 537 /// parameters.
 538
 539 void read_weights(Color us) {
 540
 541   WeightMobilityMidgame      = weight_option("Mobility (Middle Game)", WeightMobilityMidgameInternal);
 542   WeightMobilityEndgame      = weight_option("Mobility (Endgame)", WeightMobilityEndgameInternal);
 543   WeightPawnStructureMidgame = weight_option("Pawn Structure (Middle Game)", WeightPawnStructureMidgameInternal);
 544   WeightPawnStructureEndgame = weight_option("Pawn Structure (Endgame)", WeightPawnStructureEndgameInternal);
 545   WeightPassedPawnsMidgame   = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", WeightPassedPawnsMidgameInternal);
 546   WeightPassedPawnsEndgame   = weight_option("Passed Pawns (Endgame)", WeightPassedPawnsEndgameInternal);
 547
 548   Color them = opposite_color(us);
 549
 550   WeightKingSafety[us]   = weight_option("Cowardice", WeightKingSafetyInternal);
 551   WeightKingSafety[them] = weight_option("Aggressiveness", WeightKingOppSafetyInternal);
 552   WeightSpace = weight_option("Space", WeightSpaceInternal);
 553
 554   init_safety();
 555 }
 556
 557
 558 namespace {
 559
 560   // evaluate_common() computes terms common to all pieces attack
 561
 562   int evaluate_common(const Position&p, const Bitboard& b, Color us, EvalInfo& ei,
 563                        int AttackWeight, const Value* mgBonus, const Value* egBonus,
 564                        Square s = SQ_NONE, const Value* OutpostBonus = NULL) {
 565
 566     Color them = opposite_color(us);
 567
 568     // King attack
 569     if (b & ei.kingZone[us])
 570     {
 571         ei.kingAttackersCount[us]++;
 572         ei.kingAttackersWeight[us] += AttackWeight;
 573         Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[them][KING]);
 574         if (bb)
 575             ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[us] += count_1s_max_15(bb);
 576     }
 577
 578     // Mobility
 579     int mob = count_1s_max_15(b & ~p.pieces_of_color(us));
 580     ei.mgMobility += Sign[us] * mgBonus[mob];
 581     ei.egMobility += Sign[us] * egBonus[mob];
 582
 583     // Bishop and Knight outposts
 584     if (!OutpostBonus || !p.square_is_weak(s, them))
 585         return mob;
 586
 587     // Initial bonus based on square
 588     Value v, bonus;
 589     v = bonus = OutpostBonus[relative_square(us, s)];
 590
 591     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
 592     // no minor piece which can exchange the outpost piece
 593     if (v && (p.pawn_attacks(them, s) & p.pawns(us)))
 594     {
 595         bonus += v / 2;
 596         if (   p.piece_count(them, KNIGHT) == 0
 597             && (SquaresByColorBB[square_color(s)] & p.bishops(them)) == EmptyBoardBB)
 598             bonus += v;
 599     }
 600     ei.mgValue += Sign[us] * bonus;
 601     ei.egValue += Sign[us] * bonus;
 602     return mob;
 603   }
 604
 605
 606   // evaluate_knight() assigns bonuses and penalties to a knight of a given
 607   // color on a given square.
 608
 609   void evaluate_knight(const Position &p, Square s, Color us, EvalInfo &ei) {
 610
 611     Bitboard b = p.piece_attacks<KNIGHT>(s);
 612     ei.attackedBy[us][KNIGHT] |= b;
 613
 614     // King attack, mobility and outposts
 615     evaluate_common(p, b, us, ei, KnightAttackWeight, MidgameKnightMobilityBonus,
 616                     EndgameKnightMobilityBonus, s, KnightOutpostBonus);
 617   }
 618
 619
 620   // evaluate_bishop() assigns bonuses and penalties to a bishop of a given
 621   // color on a given square.
 622
 623   void evaluate_bishop(const Position &p, Square s, Color us, EvalInfo &ei) {
 624
 625     Bitboard b = bishop_attacks_bb(s, p.occupied_squares() & ~p.queens(us));
 626     ei.attackedBy[us][BISHOP] |= b;
 627
 628     // King attack, mobility and outposts
 629     evaluate_common(p, b, us, ei, BishopAttackWeight, MidgameBishopMobilityBonus,
 630                     EndgameBishopMobilityBonus, s, BishopOutpostBonus);
 631   }
 632
 633
 634   // evaluate_rook() assigns bonuses and penalties to a rook of a given
 635   // color on a given square.
 636
 637   void evaluate_rook(const Position &p, Square s, Color us, EvalInfo &ei) {
 638
 639     Bitboard b = rook_attacks_bb(s, p.occupied_squares() & ~p.rooks_and_queens(us));
 640     ei.attackedBy[us][ROOK] |= b;
 641
 642     // King attack and mobility
 643     int mob = evaluate_common(p, b, us, ei, RookAttackWeight, MidgameRookMobilityBonus,
 644                               EndgameRookMobilityBonus);
 645
 646     // Rook on 7th rank
 647     Color them = opposite_color(us);
 648
 649     if (   relative_rank(us, s) == RANK_7
 650         && relative_rank(us, p.king_square(them)) == RANK_8)
 651     {
 652         ei.mgValue += Sign[us] * MidgameRookOn7thBonus;
 653         ei.egValue += Sign[us] * EndgameRookOn7thBonus;
 654     }
 655
 656     // Open and half-open files
 657     File f = square_file(s);
 658     if (ei.pi->file_is_half_open(us, f))
 659     {
 660         if (ei.pi->file_is_half_open(them, f))
 661         {
 662             ei.mgValue += Sign[us] * RookOpenFileBonus;
 663             ei.egValue += Sign[us] * RookOpenFileBonus;
 664         }
 665         else
 666         {
 667             ei.mgValue += Sign[us] * RookHalfOpenFileBonus;
 668             ei.egValue += Sign[us] * RookHalfOpenFileBonus;
 669         }
 670     }
 671
 672     // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
 673     // king has lost right to castle
 674     if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(us, f))
 675         return;
 676
 677     Square ksq = p.king_square(us);
 678
 679     if (    square_file(ksq) >= FILE_E
 680         &&  square_file(s) > square_file(ksq)
 681         && (relative_rank(us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
 682     {
 683         // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
 684         if (!ei.pi->has_open_file_to_right(us, square_file(ksq)))
 685             ei.mgValue -= p.can_castle(us)? Sign[us] * ((TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2)
 686                                           : Sign[us] *  (TrappedRookPenalty - mob * 16);
 687     }
 688     else if (    square_file(ksq) <= FILE_D
 689              &&  square_file(s) < square_file(ksq)
 690              && (relative_rank(us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
 691     {
 692         // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
 693         if (!ei.pi->has_open_file_to_left(us, square_file(ksq)))
 694             ei.mgValue -= p.can_castle(us)? Sign[us] * ((TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2)
 695                                           : Sign[us] * (TrappedRookPenalty - mob * 16);
 696     }
 697   }
 698
 699
 700   // evaluate_queen() assigns bonuses and penalties to a queen of a given
 701   // color on a given square.
 702
 703   void evaluate_queen(const Position &p, Square s, Color us, EvalInfo &ei) {
 704
 705     Bitboard b = p.piece_attacks<QUEEN>(s);
 706     ei.attackedBy[us][QUEEN] |= b;
 707
 708     // King attack and mobility
 709     evaluate_common(p, b, us, ei, QueenAttackWeight, MidgameQueenMobilityBonus,
 710                     EndgameQueenMobilityBonus);
 711
 712     // Queen on 7th rank
 713     Color them = opposite_color(us);
 714
 715     if (   relative_rank(us, s) == RANK_7
 716         && relative_rank(us, p.king_square(them)) == RANK_8)
 717     {
 718         ei.mgValue += Sign[us] * MidgameQueenOn7thBonus;
 719         ei.egValue += Sign[us] * EndgameQueenOn7thBonus;
 720     }
 721   }
 722
 723   inline Bitboard shiftRowsDown(const Bitboard& b, int num) {
 724
 725     return b >> (num << 3);
 726   }
 727
 728   // evaluate_king() assigns bonuses and penalties to a king of a given
 729   // color on a given square.
 730
 731   void evaluate_king(const Position &p, Square s, Color us, EvalInfo &ei) {
 732
 733     int shelter = 0, sign = Sign[us];
 734
 735     // King shelter
 736     if (relative_rank(us, s) <= RANK_4)
 737     {
 738         Bitboard pawns = p.pawns(us) & this_and_neighboring_files_bb(s);
 739         Rank r = square_rank(s);
 740         for (int i = 1; i < 4; i++)
 741             shelter += count_1s_8bit(shiftRowsDown(pawns, r+i*sign)) * (128>>i);
 742
 743         ei.mgValue += sign * Value(shelter);
 744     }
 745
 746     // King safety.  This is quite complicated, and is almost certainly far
 747     // from optimally tuned.
 748     Color them = opposite_color(us);
 749
 750     if (   p.piece_count(them, QUEEN) >= 1
 751         && ei.kingAttackersCount[them] >= 2
 752         && p.non_pawn_material(them) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame
 753         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[them])
 754     {
 755       // Is it the attackers turn to move?
 756       bool sente = (them == p.side_to_move());
 757
 758       // Find the attacked squares around the king which has no defenders
 759       // apart from the king itself
 760       Bitboard undefended =
 761              ei.attacked_by(them)       & ~ei.attacked_by(us, PAWN)
 762           & ~ei.attacked_by(us, KNIGHT) & ~ei.attacked_by(us, BISHOP)
 763           & ~ei.attacked_by(us, ROOK)   & ~ei.attacked_by(us, QUEEN)
 764           & ei.attacked_by(us, KING);
 765
 766       Bitboard occ = p.occupied_squares(), b, b2;
 767
 768       // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
 769       // index to the SafetyTable[] array.  The initial value is based on the
 770       // number and types of the attacking pieces, the number of attacked and
 771       // undefended squares around the king, the square of the king, and the
 772       // quality of the pawn shelter.
 773       int attackUnits =
 774             Min((ei.kingAttackersCount[them] * ei.kingAttackersWeight[them]) / 2, 25)
 775           + (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[them] + count_1s_max_15(undefended)) * 3
 776           + InitKingDanger[relative_square(us, s)] - (shelter >> 5);
 777
 778       // Analyse safe queen contact checks
 779       b = undefended & ei.attacked_by(them, QUEEN) & ~p.pieces_of_color(them);
 780       if (b)
 781       {
 782         Bitboard attackedByOthers =
 783               ei.attacked_by(them, PAWN)   | ei.attacked_by(them, KNIGHT)
 784             | ei.attacked_by(them, BISHOP) | ei.attacked_by(them, ROOK);
 785
 786         b &= attackedByOthers;
 787         if (b)
 788         {
 789           // The bitboard b now contains the squares available for safe queen
 790           // contact checks.
 791           int count = count_1s_max_15(b);
 792           attackUnits += QueenContactCheckBonus * count * (sente ? 2 : 1);
 793
 794           // Is there a mate threat?
 795           if (QueenContactMates && !p.is_check())
 796           {
 797             Bitboard escapeSquares =
 798                 p.piece_attacks<KING>(s) & ~p.pieces_of_color(us) & ~attackedByOthers;
 799
 800             while (b)
 801             {
 802                 Square from, to = pop_1st_bit(&b);
 803                 if (!(escapeSquares & ~queen_attacks_bb(to, occ & ClearMaskBB[s])))
 804                 {
 805                     // We have a mate, unless the queen is pinned or there
 806                     // is an X-ray attack through the queen.
 807                     for (int i = 0; i < p.piece_count(them, QUEEN); i++)
 808                     {
 809                         from = p.piece_list(them, QUEEN, i);
 810                         if (    bit_is_set(p.piece_attacks<QUEEN>(from), to)
 811                             && !bit_is_set(p.pinned_pieces(them), from)
 812                             && !(rook_attacks_bb(to, occ & ClearMaskBB[from]) & p.rooks_and_queens(us))
 813                             && !(rook_attacks_bb(to, occ & ClearMaskBB[from]) & p.rooks_and_queens(us)))
 814
 815                             ei.mateThreat[them] = make_move(from, to);
 816                     }
 817                 }
 818             }
 819           }
 820         }
 821       }
 822
 823       // Analyse safe distance checks
 824       if (QueenCheckBonus > 0 || RookCheckBonus > 0)
 825       {
 826           b = p.piece_attacks<ROOK>(s) & ~p.pieces_of_color(them) & ~ei.attacked_by(us);
 827
 828           // Queen checks
 829           b2 = b & ei.attacked_by(them, QUEEN);
 830           if( b2)
 831               attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s_max_15(b2);
 832
 833           // Rook checks
 834           b2 = b & ei.attacked_by(them, ROOK);
 835           if (b2)
 836               attackUnits += RookCheckBonus * count_1s_max_15(b2);
 837       }
 838       if (QueenCheckBonus > 0 || BishopCheckBonus > 0)
 839       {
 840           b = p.piece_attacks<BISHOP>(s) & ~p.pieces_of_color(them) & ~ei.attacked_by(us);
 841
 842           // Queen checks
 843           b2 = b & ei.attacked_by(them, QUEEN);
 844           if (b2)
 845               attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s_max_15(b2);
 846
 847           // Bishop checks
 848           b2 = b & ei.attacked_by(them, BISHOP);
 849           if (b2)
 850               attackUnits += BishopCheckBonus * count_1s_max_15(b2);
 851       }
 852       if (KnightCheckBonus > 0)
 853       {
 854           b = p.piece_attacks<KNIGHT>(s) & ~p.pieces_of_color(them) & ~ei.attacked_by(us);
 855
 856           // Knight checks
 857           b2 = b & ei.attacked_by(them, KNIGHT);
 858           if (b2)
 859               attackUnits += KnightCheckBonus * count_1s_max_15(b2);
 860       }
 861
 862       // Analyse discovered checks (only for non-pawns right now, consider
 863       // adding pawns later).
 864       if (DiscoveredCheckBonus)
 865       {
 866         b = p.discovered_check_candidates(them) & ~p.pawns();
 867         if (b)
 868           attackUnits += DiscoveredCheckBonus * count_1s_max_15(b) * (sente? 2 : 1);
 869       }
 870
 871       // Has a mate threat been found?  We don't do anything here if the
 872       // side with the mating move is the side to move, because in that
 873       // case the mating side will get a huge bonus at the end of the main
 874       // evaluation function instead.
 875       if (ei.mateThreat[them] != MOVE_NONE)
 876           attackUnits += MateThreatBonus;
 877
 878       // Ensure that attackUnits is between 0 and 99, in order to avoid array
 879       // out of bounds errors:
 880       if (attackUnits < 0)
 881           attackUnits = 0;
 882
 883       if (attackUnits >= 100)
 884           attackUnits = 99;
 885
 886       // Finally, extract the king safety score from the SafetyTable[] array.
 887       // Add the score to the evaluation, and also to ei.futilityMargin.  The
 888       // reason for adding the king safety score to the futility margin is
 889       // that the king safety scores can sometimes be very big, and that
 890       // capturing a single attacking piece can therefore result in a score
 891       // change far bigger than the value of the captured piece.
 892       Value v = apply_weight(SafetyTable[attackUnits], WeightKingSafety[us]);
 893
 894       ei.mgValue -= sign * v;
 895
 896       if (us == p.side_to_move())
 897           ei.futilityMargin += v;
 898     }
 899   }
 900
 901
 902   // evaluate_passed_pawns() evaluates the passed pawns for both sides.
 903
 904   void evaluate_passed_pawns(const Position &pos, EvalInfo &ei) {
 905     bool hasUnstoppable[2] = {false, false};
 906     int movesToGo[2] = {100, 100};
 907
 908     for(Color us = WHITE; us <= BLACK; us++) {
 909       Color them = opposite_color(us);
 910       Square ourKingSq = pos.king_square(us);
 911       Square theirKingSq = pos.king_square(them);
 912       Bitboard b = ei.pi->passed_pawns() & pos.pawns(us), b2, b3, b4;
 913
 914       while(b) {
 915         Square s = pop_1st_bit(&b);
 916         assert(pos.piece_on(s) == pawn_of_color(us));
 917         assert(pos.pawn_is_passed(us, s));
 918
 919         int r = int(relative_rank(us, s) - RANK_2);
 920         int tr = Max(0, r * (r-1));
 921         Square blockSq = s + pawn_push(us);
 922
 923         // Base bonus based on rank:
 924         Value mbonus = Value(20 * tr);
 925         Value ebonus = Value(10 + r * r * 10);
 926
 927         // Adjust bonus based on king proximity:
 928         ebonus -= Value(square_distance(ourKingSq, blockSq) * 3 * tr);
 929         ebonus -=
 930           Value(square_distance(ourKingSq, blockSq + pawn_push(us)) * 1 * tr);
 931         ebonus += Value(square_distance(theirKingSq, blockSq) * 6 * tr);
 932
 933         // If the pawn is free to advance, increase bonus:
 934         if(pos.square_is_empty(blockSq)) {
 935
 936           b2 = squares_in_front_of(us, s);
 937           b3 = b2 & ei.attacked_by(them);
 938           b4 = b2 & ei.attacked_by(us);
 939
 940           // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
 941           // add all X-ray attacks by the rook or queen.
 942           if(bit_is_set(ei.attacked_by(them,ROOK)|ei.attacked_by(them,QUEEN),s)
 943              && squares_behind(us, s) & pos.rooks_and_queens(them))
 944             b3 = b2;
 945
 946           if((b2 & pos.pieces_of_color(them)) == EmptyBoardBB) {
 947             // There are no enemy pieces in the pawn's path!  Are any of the
 948             // squares in the pawn's path attacked by the enemy?
 949             if(b3 == EmptyBoardBB)
 950               // No enemy attacks, huge bonus!
 951               ebonus += Value(tr * ((b2 == b4)? 17 : 15));
 952             else
 953               // OK, there are enemy attacks.  Are those squares which are
 954               // attacked by the enemy also attacked by us?  If yes, big bonus
 955               // (but smaller than when there are no enemy attacks), if no,
 956               // somewhat smaller bonus.
 957               ebonus += Value(tr * (((b3 & b4) == b3)? 13 : 8));
 958           }
 959           else {
 960             // There are some enemy pieces in the pawn's path.  While this is
 961             // sad, we still assign a moderate bonus if all squares in the path
 962             // which are either occupied by or attacked by enemy pieces are
 963             // also attacked by us.
 964             if(((b3 | (b2 & pos.pieces_of_color(them))) & ~b4) == EmptyBoardBB)
 965               ebonus += Value(tr * 6);
 966           }
 967           // At last, add a small bonus when there are no *friendly* pieces
 968           // in the pawn's path:
 969           if((b2 & pos.pieces_of_color(us)) == EmptyBoardBB)
 970             ebonus += Value(tr);
 971         }
 972
 973         // If the pawn is supported by a friendly pawn, increase bonus.
 974         b2 = pos.pawns(us) & neighboring_files_bb(s);
 975         if(b2 & rank_bb(s))
 976           ebonus += Value(r * 20);
 977         else if(pos.pawn_attacks(them, s) & b2)
 978           ebonus += Value(r * 12);
 979
 980         // If the other side has only a king, check whether the pawn is
 981         // unstoppable:
 982         if(pos.non_pawn_material(them) == Value(0)) {
 983           Square qsq;
 984           int d;
 985
 986           qsq = relative_square(us, make_square(square_file(s), RANK_8));
 987           d = square_distance(s, qsq) - square_distance(theirKingSq, qsq)
 988             + ((us == pos.side_to_move())? 0 : 1);
 989
 990           if(d < 0) {
 991             int mtg = RANK_8 - relative_rank(us, s);
 992             int blockerCount =
 993               count_1s_max_15(squares_in_front_of(us,s)&pos.occupied_squares());
 994             mtg += blockerCount;
 995             d += blockerCount;
 996             if(d < 0) {
 997               hasUnstoppable[us] = true;
 998               movesToGo[us] = Min(movesToGo[us], mtg);
 999             }
1000           }
1001         }
1002         // Rook pawns are a special case:  They are sometimes worse, and
1003         // sometimes better than other passed pawns.  It is difficult to find
1004         // good rules for determining whether they are good or bad.  For now,
1005         // we try the following:  Increase the value for rook pawns if the
1006         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
1007         // value if the other side has a rook or queen.
1008         if(square_file(s) == FILE_A || square_file(s) == FILE_H) {
1009           if(pos.non_pawn_material(them) == KnightValueMidgame
1010              && pos.piece_count(them, KNIGHT) == 1)
1011             ebonus += ebonus / 4;
1012           else if(pos.rooks_and_queens(them))
1013             ebonus -= ebonus / 4;
1014         }
1015
1016         // Add the scores for this pawn to the middle game and endgame eval.
1017         ei.mgValue += apply_weight(Sign[us] * mbonus, WeightPassedPawnsMidgame);
1018         ei.egValue += apply_weight(Sign[us] * ebonus, WeightPassedPawnsEndgame);
1019       }
1020     }
1021
1022     // Does either side have an unstoppable passed pawn?
1023     if(hasUnstoppable[WHITE] && !hasUnstoppable[BLACK])
1024       ei.egValue += UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * movesToGo[WHITE]);
1025     else if(hasUnstoppable[BLACK] && !hasUnstoppable[WHITE])
1026       ei.egValue -= UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * movesToGo[BLACK]);
1027     else if(hasUnstoppable[BLACK] && hasUnstoppable[WHITE]) {
1028       // Both sides have unstoppable pawns!  Try to find out who queens
1029       // first.  We begin by transforming 'movesToGo' to the number of
1030       // plies until the pawn queens for both sides:
1031       movesToGo[WHITE] *= 2;
1032       movesToGo[BLACK] *= 2;
1033       movesToGo[pos.side_to_move()]--;
1034
1035       // If one side queens at least three plies before the other, that
1036       // side wins:
1037       if(movesToGo[WHITE] <= movesToGo[BLACK] - 3)
1038         ei.egValue += UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * (movesToGo[WHITE]/2));
1039       else if(movesToGo[BLACK] <= movesToGo[WHITE] - 3)
1040         ei.egValue -= UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * (movesToGo[BLACK]/2));
1041
1042       // We could also add some rules about the situation when one side
1043       // queens exactly one ply before the other:  Does the first queen
1044       // check the opponent's king, or attack the opponent's queening square?
1045       // This is slightly tricky to get right, because it is possible that
1046       // the opponent's king has moved somewhere before the first pawn queens.
1047     }
1048   }
1049
1050
1051   // evaluate_trapped_bishop_a7h7() determines whether a bishop on a7/h7
1052   // (a2/h2 for black) is trapped by enemy pawns, and assigns a penalty
1053   // if it is.
1054
1055   void evaluate_trapped_bishop_a7h7(const Position &pos, Square s, Color us,
1056                                     EvalInfo &ei) {
1057
1058     assert(square_is_ok(s));
1059     assert(pos.piece_on(s) == bishop_of_color(us));
1060
1061     Square b6 = relative_square(us, (square_file(s) == FILE_A) ? SQ_B6 : SQ_G6);
1062     Square b8 = relative_square(us, (square_file(s) == FILE_A) ? SQ_B8 : SQ_G8);
1063
1064     if (   pos.piece_on(b6) == pawn_of_color(opposite_color(us))
1065         && pos.see(s, b6) < 0
1066         && pos.see(s, b8) < 0)
1067     {
1068         ei.mgValue -= Sign[us] * TrappedBishopA7H7Penalty;
1069         ei.egValue -= Sign[us] * TrappedBishopA7H7Penalty;
1070     }
1071   }
1072
1073
1074   // evaluate_trapped_bishop_a1h1() determines whether a bishop on a1/h1
1075   // (a8/h8 for black) is trapped by a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for
1076   // black), and assigns a penalty if it is.  This pattern can obviously
1077   // only occur in Chess960 games.
1078
1079   void evaluate_trapped_bishop_a1h1(const Position &pos, Square s, Color us,
1080                                     EvalInfo &ei) {
1081     Piece pawn = pawn_of_color(us);
1082     Square b2, b3, c3;
1083
1084     assert(Chess960);
1085     assert(square_is_ok(s));
1086     assert(pos.piece_on(s) == bishop_of_color(us));
1087
1088     if(square_file(s) == FILE_A) {
1089       b2 = relative_square(us, SQ_B2);
1090       b3 = relative_square(us, SQ_B3);
1091       c3 = relative_square(us, SQ_C3);
1092     }
1093     else {
1094       b2 = relative_square(us, SQ_G2);
1095       b3 = relative_square(us, SQ_G3);
1096       c3 = relative_square(us, SQ_F3);
1097     }
1098
1099     if(pos.piece_on(b2) == pawn) {
1100       Value penalty;
1101
1102       if(!pos.square_is_empty(b3))
1103         penalty = 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
1104       else if(pos.piece_on(c3) == pawn)
1105         penalty = TrappedBishopA1H1Penalty;
1106       else
1107         penalty = TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
1108
1109       ei.mgValue -= Sign[us] * penalty;
1110       ei.egValue -= Sign[us] * penalty;
1111     }
1112
1113   }
1114
1115
1116   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1117   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1118   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1119   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1120   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1121   // material hash table.
1122
1123   void evaluate_space(const Position &pos, Color us, EvalInfo &ei) {
1124
1125     Color them = opposite_color(us);
1126
1127     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1128     // SpaceMask[us].  A square is unsafe it is attacked by an enemy
1129     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1130
1131     Bitboard safeSquares =
1132       SpaceMask[us] & ~pos.pawns(us) & ~ei.attacked_by(them, PAWN)
1133       & ~(~ei.attacked_by(us) & ei.attacked_by(them));
1134
1135     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly
1136     // pawn.
1137     Bitboard behindFriendlyPawns = pos.pawns(us);
1138     if(us == WHITE) {
1139       behindFriendlyPawns |= (behindFriendlyPawns >> 8);
1140       behindFriendlyPawns |= (behindFriendlyPawns >> 16);
1141     }
1142     else {
1143       behindFriendlyPawns |= (behindFriendlyPawns << 8);
1144       behindFriendlyPawns |= (behindFriendlyPawns << 16);
1145     }
1146
1147     int space =
1148       count_1s_max_15(safeSquares)
1149       + count_1s_max_15(behindFriendlyPawns & safeSquares);
1150
1151     ei.mgValue += Sign[us] *
1152       apply_weight(Value(space * ei.mi->space_weight()), WeightSpace);
1153   }
1154
1155
1156   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value
1157
1158   inline Value apply_weight(Value v, int w) {
1159     return (v*w) / 0x100;
1160   }
1161
1162
1163   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame
1164   // score, based on game phase.  It also scales the return value by a
1165   // ScaleFactor array.
1166
1167   Value scale_by_game_phase(Value mv, Value ev, Phase ph, const ScaleFactor sf[]) {
1168
1169     assert(mv > -VALUE_INFINITE && mv < VALUE_INFINITE);
1170     assert(ev > -VALUE_INFINITE && ev < VALUE_INFINITE);
1171     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1172
1173     ev = apply_scale_factor(ev, sf[(ev > Value(0) ? WHITE : BLACK)]);
1174
1175     Value result = Value(int((mv * ph + ev * (128 - ph)) / 128));
1176     return Value(int(result) & ~(GrainSize - 1));
1177   }
1178
1179
1180   // count_1s_8bit() counts the number of nonzero bits in the 8 least
1181   // significant bits of a Bitboard. This function is used by the king
1182   // shield evaluation.
1183
1184   int count_1s_8bit(Bitboard b) {
1185     return int(BitCount8Bit[b & 0xFF]);
1186   }
1187
1188
1189   // compute_weight() computes the value of an evaluation weight, by combining
1190   // an UCI-configurable weight with an internal weight.
1191
1192   int compute_weight(int uciWeight, int internalWeight) {
1193     uciWeight = (uciWeight * 0x100) / 100;
1194     return (uciWeight * internalWeight) / 0x100;
1195   }
1196
1197
1198   // helper used in read_weights()
1199   int weight_option(const std::string& opt, int weight) {
1200
1201     return compute_weight(get_option_value_int(opt), weight);
1202   }
1203
1204
1205   // init_safety() initizes the king safety evaluation, based on UCI
1206   // parameters.  It is called from read_weights().
1207
1208   void init_safety() {
1209
1210     QueenContactCheckBonus = get_option_value_int("Queen Contact Check Bonus");
1211     QueenCheckBonus        = get_option_value_int("Queen Check Bonus");
1212     RookCheckBonus         = get_option_value_int("Rook Check Bonus");
1213     BishopCheckBonus       = get_option_value_int("Bishop Check Bonus");
1214     KnightCheckBonus       = get_option_value_int("Knight Check Bonus");
1215     DiscoveredCheckBonus   = get_option_value_int("Discovered Check Bonus");
1216     MateThreatBonus        = get_option_value_int("Mate Threat Bonus");
1217
1218     int maxSlope = get_option_value_int("King Safety Max Slope");
1219     int peak     = get_option_value_int("King Safety Max Value") * 256 / 100;
1220     double a     = get_option_value_int("King Safety Coefficient") / 100.0;
1221     double b     = get_option_value_int("King Safety X Intercept");
1222     bool quad    = (get_option_value_string("King Safety Curve") == "Quadratic");
1223     bool linear  = (get_option_value_string("King Safety Curve") == "Linear");
1224
1225     for (int i = 0; i < 100; i++)
1226     {
1227         if (i < b)
1228             SafetyTable[i] = Value(0);
1229         else if(quad)
1230             SafetyTable[i] = Value((int)(a * (i - b) * (i - b)));
1231         else if(linear)
1232             SafetyTable[i] = Value((int)(100 * a * (i - b)));
1233     }
1234
1235     for (int i = 0; i < 100; i++)
1236     {
1237         if (SafetyTable[i+1] - SafetyTable[i] > maxSlope)
1238             for (int j = i + 1; j < 100; j++)
1239                 SafetyTable[j] = SafetyTable[j-1] + Value(maxSlope);
1240
1241         if (SafetyTable[i]  > Value(peak))
1242             SafetyTable[i] = Value(peak);
1243     }
1244   }
1245
1246 }