]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/evaluate.cpp
Increase QueenContactCheckBonus
[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     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
138     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0) },
139   {
140     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
141     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
142     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
143     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
144     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
145     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0),
146     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
147     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0) }
148   };
149
150   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
151   // which piece type attacks which one.
152   const Score ThreatBonus[][8] = {
153     {}, {},
154     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
155     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
156     { S(0, 0), S(-1, 29), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
157     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
158   };
159
160   // ThreatedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
161   // piece type is attacked by an enemy pawn.
162   const Score ThreatedByPawnPenalty[] = {
163     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
164   };
165
166   #undef S
167
168   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
169   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
170   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
171
172   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
173   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 43);
174   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 19);
175
176   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
177   // right to castle.
178   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
179
180   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
181   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
182   // based on how many squares inside this area are safe and available for
183   // friendly minor pieces.
184   const Bitboard SpaceMask[] = {
185     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
186     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
187     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
188     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
189     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
190     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
191   };
192
193   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
194   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
195   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
196   // is used as an index to KingDangerTable[].
197   //
198   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
199   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
200
201   // Bonuses for enemy's safe checks
202   const int QueenContactCheckBonus = 6;
203   const int QueenCheckBonus        = 3;
204   const int RookCheckBonus         = 2;
205   const int BishopCheckBonus       = 1;
206   const int KnightCheckBonus       = 1;
207
208   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
209   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
210   const int InitKingDanger[] = {
211      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
212      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
213      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
214     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
215     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
216     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
217     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
218     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
219   };
220
221   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
222   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
223   Score KingDangerTable[2][128];
224
225   // Pawn and material hash tables, indexed by the current thread id.
226   // Note that they will be initialized at 0 being global variables.
227   MaterialInfoTable* MaterialTable[MAX_THREADS];
228   PawnInfoTable* PawnTable[MAX_THREADS];
229
230   // Function prototypes
231   template<bool HasPopCnt>
232   Value do_evaluate(const Position& pos, Value margins[]);
233
234   template<Color Us, bool HasPopCnt>
235   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
236
237   template<Color Us, bool HasPopCnt>
238   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
239
240   template<Color Us, bool HasPopCnt>
241   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
242
243   template<Color Us>
244   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
245
246   template<Color Us, bool HasPopCnt>
247   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
248
249   template<Color Us>
250   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
251
252   Score apply_weight(Score v, Score weight);
253   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, const ScaleFactor sf[]);
254   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
255   void init_safety();
256 }
257
258
259 ////
260 //// Functions
261 ////
262
263
264 /// Prefetches in pawn hash tables
265
266 void prefetchPawn(Key key, int threadID) {
267
268     PawnTable[threadID]->prefetch(key);
269 }
270
271
272 /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
273 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
274 /// between them based on the remaining material.
275 Value evaluate(const Position& pos, Value margins[]) {
276
277     return CpuHasPOPCNT ? do_evaluate<true>(pos, margins)
278                         : do_evaluate<false>(pos, margins);
279 }
280
281 namespace {
282
283 template<bool HasPopCnt>
284 Value do_evaluate(const Position& pos, Value margins[]) {
285
286   EvalInfo ei;
287   ScaleFactor factor[2];
288   Score mobilityWhite, mobilityBlack;
289
290   assert(pos.is_ok());
291   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < MAX_THREADS);
292   assert(!pos.is_check());
293
294   // Initialize value by reading the incrementally updated scores included
295   // in the position object (material + piece square tables).
296   Score bonus = pos.value();
297
298   // margins[color] is the uncertainty estimation of position's evaluation
299   // and typically is used by the search for pruning decisions.
300   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
301
302   // Probe the material hash table
303   MaterialInfo* mi = MaterialTable[pos.thread()]->get_material_info(pos);
304   bonus += mi->material_value();
305
306   // If we have a specialized evaluation function for the current material
307   // configuration, call it and return.
308   if (mi->specialized_eval_exists())
309       return mi->evaluate(pos);
310
311   // After get_material_info() call that modifies them
312   factor[WHITE] = mi->scale_factor(pos, WHITE);
313   factor[BLACK] = mi->scale_factor(pos, BLACK);
314
315   // Probe the pawn hash table
316   ei.pi = PawnTable[pos.thread()]->get_pawn_info(pos);
317   bonus += apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]);
318
319   // Initialize attack and king safety bitboards
320   init_eval_info<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
321   init_eval_info<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
322
323   // Evaluate pieces and mobility
324   bonus +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei, mobilityWhite)
325           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei, mobilityBlack);
326
327   bonus += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
328
329   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
330   // information when computing the king safety evaluation.
331   bonus +=  evaluate_king<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei, margins)
332           - evaluate_king<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei, margins);
333
334   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
335   bonus +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
336           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
337
338   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
339   bonus +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
340           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
341
342   Phase phase = mi->game_phase();
343
344   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
345   if (phase > PHASE_ENDGAME && mi->space_weight() > 0)
346   {
347       int s = evaluate_space<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
348       bonus += apply_weight(make_score(s * mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
349   }
350
351   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
352   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those
353   if (   phase < PHASE_MIDGAME
354       && pos.opposite_colored_bishops()
355       && (   (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL && eg_value(bonus) > VALUE_ZERO)
356           || (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL && eg_value(bonus) < VALUE_ZERO)))
357   {
358       ScaleFactor sf;
359
360       // Only the two bishops ?
361       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
362           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
363       {
364           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
365           // certainly a draw or at least two pawns.
366           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
367           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
368       }
369       else
370           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
371           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
372            sf = ScaleFactor(50);
373
374       if (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
375           factor[WHITE] = sf;
376       if (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
377           factor[BLACK] = sf;
378   }
379
380   // Interpolate between the middle game and the endgame score
381   Value v = scale_by_game_phase(bonus, phase, factor);
382   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
383 }
384
385 } // namespace
386
387
388 /// init_eval() initializes various tables used by the evaluation function
389
390 void init_eval(int threads) {
391
392   assert(threads <= MAX_THREADS);
393
394   for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
395   {
396       if (i >= threads)
397       {
398           delete PawnTable[i];
399           delete MaterialTable[i];
400           PawnTable[i] = NULL;
401           MaterialTable[i] = NULL;
402           continue;
403       }
404       if (!PawnTable[i])
405           PawnTable[i] = new PawnInfoTable();
406
407       if (!MaterialTable[i])
408           MaterialTable[i] = new MaterialInfoTable();
409   }
410 }
411
412
413 /// quit_eval() releases heap-allocated memory at program termination
414
415 void quit_eval() {
416
417   init_eval(0);
418 }
419
420
421 /// read_weights() reads evaluation weights from the corresponding UCI parameters
422
423 void read_weights(Color us) {
424
425   // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
426   // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
427   const int kingDangerUs   = (us == WHITE ? KingDangerUs   : KingDangerThem);
428   const int kingDangerThem = (us == WHITE ? KingDangerThem : KingDangerUs);
429
430   Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
431   Weights[PawnStructure]  = weight_option("Pawn Structure (Middle Game)", "Pawn Structure (Endgame)", WeightsInternal[PawnStructure]);
432   Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
433   Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
434   Weights[kingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
435   Weights[kingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
436
437   // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We do this
438   // by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem] by their average.
439   if (get_option_value_bool("UCI_AnalyseMode"))
440       Weights[kingDangerUs] = Weights[kingDangerThem] = (Weights[kingDangerUs] + Weights[kingDangerThem]) / 2;
441
442   init_safety();
443 }
444
445
446 namespace {
447
448   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
449   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
450
451   template<Color Us, bool HasPopCnt>
452   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
453
454     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
455
456     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
457     ei.kingZone[Us] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
458     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
459     ei.updateKingTables[Us] = pos.piece_count(Us, QUEEN) && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame;
460     if (ei.updateKingTables[Us])
461     {
462         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
463         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? count_1s_max_15<HasPopCnt>(b) / 2 : EmptyBoardBB;
464         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = EmptyBoardBB;
465     }
466   }
467
468
469   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
470
471   template<PieceType Piece, Color Us>
472   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
473
474     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
475
476     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
477
478     // Initial bonus based on square
479     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
480
481     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
482     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
483     if (bonus && bit_is_set(ei.attackedBy[Us][PAWN], s))
484     {
485         if (    pos.pieces(KNIGHT, Them) == EmptyBoardBB
486             && (SquaresByColorBB[square_color(s)] & pos.pieces(BISHOP, Them)) == EmptyBoardBB)
487             bonus += bonus + bonus / 2;
488         else
489             bonus += bonus / 2;
490     }
491     return make_score(bonus, bonus);
492   }
493
494
495   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
496
497   template<PieceType Piece, Color Us, bool HasPopCnt>
498   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard no_mob_area) {
499
500     Bitboard b;
501     Square s, ksq;
502     int mob;
503     File f;
504     Score bonus = SCORE_ZERO;
505
506     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
507     const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, Piece);
508
509     ei.attackedBy[Us][Piece] = EmptyBoardBB;
510
511     while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
512     {
513         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
514         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
515             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
516         else if (Piece == BISHOP)
517             b = bishop_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(QUEEN, Us));
518         else if (Piece == ROOK)
519             b = rook_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
520         else
521             assert(false);
522
523         // Update attack info
524         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
525
526         // King attacks
527         if (ei.updateKingTables[Us] && (b & ei.kingZone[Us]))
528         {
529             ei.kingAttackersCount[Us]++;
530             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
531             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
532             if (bb)
533                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += count_1s_max_15<HasPopCnt>(bb);
534         }
535
536         // Mobility
537         mob = (Piece != QUEEN ? count_1s_max_15<HasPopCnt>(b & no_mob_area)
538                               : count_1s<HasPopCnt>(b & no_mob_area));
539
540         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
541
542         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
543         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
544         if (bit_is_set(ei.attackedBy[Them][PAWN], s))
545             bonus -= ThreatedByPawnPenalty[Piece];
546
547         // Bishop and knight outposts squares
548         if ((Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT) && pos.square_is_weak(s, Us))
549             bonus += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
550
551         // Queen or rook on 7th rank
552         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
553             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
554             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
555         {
556             bonus += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
557         }
558
559         // Special extra evaluation for rooks
560         if (Piece == ROOK)
561         {
562             // Open and half-open files
563             f = square_file(s);
564             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
565             {
566                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
567                     bonus += RookOpenFileBonus;
568                 else
569                     bonus += RookHalfOpenFileBonus;
570             }
571
572             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
573             // king has lost right to castle.
574             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
575                 continue;
576
577             ksq = pos.king_square(Us);
578
579             if (    square_file(ksq) >= FILE_E
580                 &&  square_file(s) > square_file(ksq)
581                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
582             {
583                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
584                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, square_file(ksq)))
585                     bonus -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
586                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
587             }
588             else if (    square_file(ksq) <= FILE_D
589                      &&  square_file(s) < square_file(ksq)
590                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
591             {
592                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
593                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, square_file(ksq)))
594                     bonus -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
595                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
596             }
597         }
598     }
599     return bonus;
600   }
601
602
603   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
604   // and the type of attacked one.
605
606   template<Color Us>
607   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
608
609     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
610
611     Bitboard b;
612     Score bonus = SCORE_ZERO;
613
614     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
615     Bitboard weakEnemies =  pos.pieces_of_color(Them)
616                           & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
617                           & ei.attackedBy[Us][0];
618     if (!weakEnemies)
619         return SCORE_ZERO;
620
621     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
622     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
623     // considered because are already handled in king evaluation.
624     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
625     {
626         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
627         if (b)
628             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
629                 if (b & pos.pieces(pt2))
630                     bonus += ThreatBonus[pt1][pt2];
631     }
632     return bonus;
633   }
634
635
636   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
637   // pieces of a given color.
638
639   template<Color Us, bool HasPopCnt>
640   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
641
642     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
643
644     Score bonus = mobility = SCORE_ZERO;
645
646     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
647     const Bitboard no_mob_area = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces_of_color(Us));
648
649     bonus += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, no_mob_area);
650     bonus += evaluate_pieces<BISHOP, Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, no_mob_area);
651     bonus += evaluate_pieces<ROOK,   Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, no_mob_area);
652     bonus += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, no_mob_area);
653
654     // Sum up all attacked squares
655     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
656                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
657                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
658     return bonus;
659   }
660
661
662   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
663
664   template<Color Us, bool HasPopCnt>
665   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
666
667     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
668
669     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
670     int attackUnits;
671     const Square ksq = pos.king_square(Us);
672
673     // King shelter
674     Score bonus = ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq);
675
676     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
677     // from optimally tuned.
678     if (   ei.updateKingTables[Them]
679         && ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
680         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
681     {
682         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
683         // apart from the king itself
684         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
685         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
686                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
687                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
688
689         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
690         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
691         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
692         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
693         // king, and the quality of the pawn shelter.
694         attackUnits =  Min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
695                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + count_1s_max_15<HasPopCnt>(undefended))
696                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
697                      - mg_value(ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq)) / 32;
698
699         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
700         // squares around the king attacked by enemy queen...
701         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces_of_color(Them);
702         if (b)
703         {
704             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
705             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
706                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
707             if (b)
708                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
709                               * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b)
710                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
711         }
712
713         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
714         safe = ~(pos.pieces_of_color(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
715
716         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
717         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
718
719         // Enemy queen safe checks
720         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
721         if (b)
722             attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
723
724         // Enemy rooks safe checks
725         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
726         if (b)
727             attackUnits += RookCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
728
729         // Enemy bishops safe checks
730         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
731         if (b)
732             attackUnits += BishopCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
733
734         // Enemy knights safe checks
735         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
736         if (b)
737             attackUnits += KnightCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
738
739         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
740         attackUnits = Min(99, Max(0, attackUnits));
741
742         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
743         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
744         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
745         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
746         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
747         bonus -= KingDangerTable[Us][attackUnits];
748         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us][attackUnits]);
749     }
750     return bonus;
751   }
752
753
754   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
755
756   template<Color Us>
757   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
758
759     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
760
761     Score bonus = SCORE_ZERO;
762     Bitboard squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
763     Bitboard b = ei.pi->passed_pawns(Us);
764
765     if (!b)
766         return SCORE_ZERO;
767
768     do {
769         Square s = pop_1st_bit(&b);
770
771         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
772
773         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
774         int rr = r * (r - 1);
775
776         // Base bonus based on rank
777         Value mbonus = Value(20 * rr);
778         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
779
780         if (rr)
781         {
782             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
783
784             // Adjust bonus based on kings proximity
785             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 3 * rr);
786             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
787             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 6 * rr);
788
789             // If the pawn is free to advance, increase bonus
790             if (pos.square_is_empty(blockSq))
791             {
792                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
793                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
794
795                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
796                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
797                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
798                 if (   (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
799                     && (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
800                     unsafeSquares = squaresToQueen;
801                 else
802                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces_of_color(Them));
803
804                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
805                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
806                 if (!unsafeSquares)
807                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
808                 else
809                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
810                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
811                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
812                     // if no, somewhat smaller bonus.
813                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
814
815                 // At last, add a small bonus when there are no *friendly* pieces
816                 // in the pawn's path.
817                 if (!(squaresToQueen & pos.pieces_of_color(Us)))
818                     ebonus += Value(rr);
819             }
820         } // rr != 0
821
822         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
823         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
824         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & neighboring_files_bb(s);
825         if (supportingPawns & rank_bb(s))
826             ebonus += Value(r * 20);
827         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
828             ebonus += Value(r * 12);
829
830         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
831         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
832         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
833         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
834         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
835         // value if the other side has a rook or queen.
836         if (square_file(s) == FILE_A || square_file(s) == FILE_H)
837         {
838             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
839                 ebonus += ebonus / 4;
840             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
841                 ebonus -= ebonus / 4;
842         }
843         bonus += make_score(mbonus, ebonus);
844
845     } while (b);
846
847     // Add the scores to the middle game and endgame eval
848     return apply_weight(bonus, Weights[PassedPawns]);
849   }
850
851
852   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
853   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
854   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
855   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
856   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
857   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
858   template<Color Us, bool HasPopCnt>
859   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
860
861     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
862
863     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
864     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
865     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
866     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
867                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
868                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
869                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
870
871     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
872     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
873     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
874     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
875
876     return count_1s_max_15<HasPopCnt>(safe) + count_1s_max_15<HasPopCnt>(behind & safe);
877   }
878
879
880   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
881
882   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
883       return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
884                         (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
885   }
886
887
888   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
889   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
890
891   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, const ScaleFactor sf[]) {
892
893     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
894     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
895     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
896
897     Value eg = eg_value(v);
898     ScaleFactor f = sf[eg > VALUE_ZERO ? WHITE : BLACK];
899     Value ev = Value((eg * int(f)) / SCALE_FACTOR_NORMAL);
900
901     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
902     return Value(result & ~(GrainSize - 1));
903   }
904
905
906   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
907   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
908
909   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
910
911     // Scale option value from 100 to 256
912     int mg = get_option_value_int(mgOpt) * 256 / 100;
913     int eg = get_option_value_int(egOpt) * 256 / 100;
914
915     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
916   }
917
918
919   // init_safety() initizes the king safety evaluation, based on UCI
920   // parameters. It is called from read_weights().
921
922   void init_safety() {
923
924     const Value MaxSlope = Value(30);
925     const Value Peak = Value(1280);
926     Value t[100];
927
928     // First setup the base table
929     for (int i = 0; i < 100; i++)
930     {
931         t[i] = Value(int(0.4 * i * i));
932
933         if (i > 0)
934             t[i] = Min(t[i], t[i - 1] + MaxSlope);
935
936         t[i] = Min(t[i], Peak);
937     }
938
939     // Then apply the weights and get the final KingDangerTable[] array
940     for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
941         for (int i = 0; i < 100; i++)
942             KingDangerTable[c][i] = apply_weight(make_score(t[i], 0), Weights[KingDangerUs + c]);
943   }
944 }