Penalize undefended minors
[stockfish] / src / evaluate.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <iomanip>
22 #include <sstream>
23 #include <algorithm>
24
25 #include "bitcount.h"
26 #include "evaluate.h"
27 #include "material.h"
28 #include "pawns.h"
29 #include "thread.h"
30 #include "ucioption.h"
31
32 namespace {
33
34   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
35   // by the evaluation functions.
36   struct EvalInfo {
37
38     // Pointers to material and pawn hash table entries
39     MaterialInfo* mi;
40     PawnInfo* pi;
41
42     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
43     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][0] contains
44     // all squares attacked by the given color.
45     Bitboard attackedBy[2][8];
46
47     // kingRing[color] is the zone around the king which is considered
48     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
49     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
50     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
51     // is on g8, kingRing[BLACK] is a bitboard containing the squares f8, h8,
52     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
53     Bitboard kingRing[2];
54
55     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
56     // which attack a square in the kingRing of the enemy king.
57     int kingAttackersCount[2];
58
59     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
60     // given color which attack a square in the kingRing of the enemy king. The
61     // weights of the individual piece types are given by the variables
62     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
63     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
64     int kingAttackersWeight[2];
65
66     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
67     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
68     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
69     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
70     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
71     int kingAdjacentZoneAttacksCount[2];
72   };
73
74   // Evaluation grain size, must be a power of 2
75   const int GrainSize = 8;
76
77   // Evaluation weights, initialized from UCI options
78   enum { Mobility, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
79   Score Weights[6];
80
81   typedef Value V;
82   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
83
84   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
85   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
86   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
87   // parameters at 100, which looks prettier.
88   //
89   // Values modified by Joona Kiiski
90   const Score WeightsInternal[] = {
91       S(252, 344), S(216, 266), S(46, 0), S(247, 0), S(259, 0)
92   };
93
94   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
95   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
96   // by friendly pieces.
97   const Score MobilityBonus[][32] = {
98      {}, {},
99      { S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0, -3), S(12,  7), S(25, 17), // Knights
100        S( 31, 22), S( 38, 27), S( 38, 27) },
101      { S(-25,-30), S(-11,-16), S(  3, -2), S(17, 12), S(31, 26), S(45, 40), // Bishops
102        S( 57, 52), S( 65, 60), S( 71, 65), S(74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
103        S( 79, 74), S( 80, 75), S( 81, 76), S(81, 76) },
104      { S(-20,-36), S(-14,-19), S( -8, -3), S(-2, 13), S( 4, 29), S(10, 46), // Rooks
105        S( 14, 62), S( 19, 79), S( 23, 95), S(26,106), S(27,111), S(28,114),
106        S( 29,116), S( 30,117), S( 31,118), S(32,118) },
107      { S(-10,-18), S( -8,-13), S( -6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8), // Queens
108        S(  3, 13), S(  5, 19), S(  8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
109        S( 16, 35), S( 17, 35), S( 18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
110        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
111        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
112        S( 20, 35), S( 20, 35) }
113   };
114
115   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
116   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
117   const Value OutpostBonus[][64] = {
118   {
119   //  A     B     C     D     E     F     G     H
120     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
121     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
122     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
123     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
124     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
125     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
126   {
127     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
128     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
129     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
130     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
131     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
132     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
133   };
134
135   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
136   // which piece type attacks which one.
137   const Score ThreatBonus[][8] = {
138     {}, {},
139     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
140     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
141     { S(0, 0), S(-1, 29), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
142     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
143   };
144
145   // ThreatenedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
146   // piece type is attacked by an enemy pawn.
147   const Score ThreatenedByPawnPenalty[] = {
148     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
149   };
150
151   #undef S
152
153   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
154   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
155   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
156
157   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
158   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 21);
159   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 10);
160
161   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
162   // right to castle.
163   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
164
165   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
166   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
167   // happen in Chess960 games.
168   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(100, 100);
169
170   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
171   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
172   // based on how many squares inside this area are safe and available for
173   // friendly minor pieces.
174   const Bitboard SpaceMask[] = {
175     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
176     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
177     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
178     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
179     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
180     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
181   };
182
183   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
184   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
185   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
186   // is used as an index to KingDangerTable[].
187   //
188   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
189   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
190
191   // Bonuses for enemy's safe checks
192   const int QueenContactCheckBonus = 6;
193   const int RookContactCheckBonus  = 4;
194   const int QueenCheckBonus        = 3;
195   const int RookCheckBonus         = 2;
196   const int BishopCheckBonus       = 1;
197   const int KnightCheckBonus       = 1;
198
199   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
200   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
201   const int InitKingDanger[] = {
202      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
203      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
204      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
205     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
206     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
207     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
208     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
209     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
210   };
211
212   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
213   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
214   Score KingDangerTable[2][128];
215
216   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
217   // evaluation terms, used when tracing.
218   Score TracedScores[2][16];
219   std::stringstream TraceStream;
220
221   enum TracedType {
222     PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
223     PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
224   };
225
226   // Function prototypes
227   template<bool Trace>
228   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
229
230   template<Color Us>
231   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
232
233   template<Color Us, bool Trace>
234   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
235
236   template<Color Us, bool Trace>
237   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
238
239   template<Color Us>
240   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
241
242   template<Color Us>
243   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
244
245   template<Color Us>
246   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
247
248   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
249
250   inline Score apply_weight(Score v, Score weight);
251   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
252   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
253   double to_cp(Value v);
254   void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
255   void trace_row(const char* name, int idx);
256 }
257
258
259 namespace Eval {
260
261   Color RootColor;
262
263   /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
264   /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
265   /// between them based on the remaining material.
266
267   Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
268     return do_evaluate<false>(pos, margin);
269   }
270
271
272   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
273   /// and setup king tables.
274
275   void init() {
276
277     Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
278     Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
279     Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
280     Weights[KingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
281     Weights[KingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
282
283     // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
284     // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
285     // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We
286     // do this by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem]
287     // by their average.
288     if (Options["UCI_AnalyseMode"])
289         Weights[KingDangerUs] = Weights[KingDangerThem] = (Weights[KingDangerUs] + Weights[KingDangerThem]) / 2;
290
291     const int MaxSlope = 30;
292     const int Peak = 1280;
293
294     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
295     {
296         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
297
298         KingDangerTable[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerUs]);
299         KingDangerTable[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerThem]);
300     }
301   }
302
303
304   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
305   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
306   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
307
308   std::string trace(const Position& pos) {
309
310     Value margin;
311     std::string totals;
312
313     RootColor = pos.side_to_move();
314
315     TraceStream.str("");
316     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
317     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
318
319     do_evaluate<true>(pos, margin);
320
321     totals = TraceStream.str();
322     TraceStream.str("");
323
324     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
325                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
326                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
327
328     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
329     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
330     trace_row("Pawns", PAWN);
331     trace_row("Knights", KNIGHT);
332     trace_row("Bishops", BISHOP);
333     trace_row("Rooks", ROOK);
334     trace_row("Queens", QUEEN);
335     trace_row("Mobility", MOBILITY);
336     trace_row("King safety", KING);
337     trace_row("Threats", THREAT);
338     trace_row("Passed pawns", PASSED);
339     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
340     trace_row("Space", SPACE);
341
342     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
343     trace_row("Total", TOTAL);
344     TraceStream << totals;
345
346     return TraceStream.str();
347   }
348
349 } // namespace Eval
350
351
352 namespace {
353
354 template<bool Trace>
355 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
356
357   EvalInfo ei;
358   Value margins[2];
359   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
360
361   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < MAX_THREADS);
362   assert(!pos.in_check());
363
364   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
365   // in the position object (material + piece square tables).
366   score = pos.value();
367
368   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
369   // that typically is used by the search for pruning decisions.
370   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
371
372   // Probe the material hash table
373   ei.mi = Threads[pos.thread()].materialTable.material_info(pos);
374   score += ei.mi->material_value();
375
376   // If we have a specialized evaluation function for the current material
377   // configuration, call it and return.
378   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
379   {
380       margin = VALUE_ZERO;
381       return ei.mi->evaluate(pos);
382   }
383
384   // Probe the pawn hash table
385   ei.pi = Threads[pos.thread()].pawnTable.pawn_info(pos);
386   score += ei.pi->pawns_value();
387
388   // Initialize attack and king safety bitboards
389   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
390   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
391
392   // Evaluate pieces and mobility
393   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
394           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
395
396   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
397
398   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
399   // information when computing the king safety evaluation.
400   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
401           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
402
403   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
404   score +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
405           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
406
407   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
408   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
409           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
410
411   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
412   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
413       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
414
415   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
416   if (ei.mi->space_weight())
417   {
418       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
419       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
420   }
421
422   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
423   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
424                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
425
426   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
427   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
428   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
429       && pos.opposite_colored_bishops()
430       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
431   {
432       // Only the two bishops ?
433       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
434           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
435       {
436           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
437           // certainly a draw or at least two pawns.
438           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
439           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
440       }
441       else
442           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
443           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
444            sf = ScaleFactor(50);
445   }
446
447   // Interpolate between the middle game and the endgame score
448   margin = margins[pos.side_to_move()];
449   Value v = scale_by_game_phase(score, ei.mi->game_phase(), sf);
450
451   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
452   if (Trace)
453   {
454       trace_add(PST, pos.value());
455       trace_add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
456       trace_add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
457       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
458       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
459       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
460       trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
461       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
462       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
463       trace_add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
464       trace_add(TOTAL, score);
465       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
466                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
467                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
468                   << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
469                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
470                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
471                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
472   }
473
474   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
475 }
476
477
478   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
479   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
480
481   template<Color Us>
482   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
483
484     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
485
486     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
487     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
488
489     // Init king safety tables only if we are going to use them
490     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
491         && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame)
492     {
493         ei.kingRing[Them] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
494         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
495         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
496         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
497     } else
498         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
499   }
500
501
502   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
503
504   template<PieceType Piece, Color Us>
505   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
506
507     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
508
509     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
510
511     // Initial bonus based on square
512     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
513
514     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
515     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
516     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
517     {
518         if (   !pos.pieces(KNIGHT, Them)
519             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(BISHOP, Them)))
520             bonus += bonus + bonus / 2;
521         else
522             bonus += bonus / 2;
523     }
524     return make_score(bonus, bonus);
525   }
526
527
528   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
529
530   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
531   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
532
533     Bitboard b;
534     Square s, ksq;
535     int mob;
536     File f;
537     Score score = SCORE_ZERO;
538
539     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
540     const Square* pl = pos.piece_list(Us, Piece);
541
542     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
543
544     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
545     {
546         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
547         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
548             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
549         else if (Piece == BISHOP)
550             b = attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(QUEEN, Us));
551         else if (Piece == ROOK)
552             b = attacks_bb<ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
553         else
554             assert(false);
555
556         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
557
558         if (b & ei.kingRing[Them])
559         {
560             ei.kingAttackersCount[Us]++;
561             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
562             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
563             if (bb)
564                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
565         }
566
567         mob = (Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
568                               : popcount<Full >(b & mobilityArea));
569
570         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
571
572         // Add a bonus if a slider is pinning an enemy piece
573         if (   (Piece == BISHOP || Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
574             && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s))
575         {
576             b = BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces();
577
578             assert(b);
579
580             if (single_bit(b) && (b & pos.pieces(Them)))
581                 score += ThreatBonus[Piece][type_of(pos.piece_on(first_1(b)))];
582         }
583
584         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
585         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
586         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
587             score -= ThreatenedByPawnPenalty[Piece];
588
589         // Bishop and knight outposts squares
590         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
591             && !(pos.pieces(PAWN, Them) & attack_span_mask(Us, s)))
592             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
593
594         // Queen or rook on 7th rank
595         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
596             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
597             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
598         {
599             score += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
600         }
601
602         // Special extra evaluation for bishops
603         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
604         {
605             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
606             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
607             // problem, especially when that pawn is also blocked.
608             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
609             {
610                 Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
611                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
612                 {
613                     if (!pos.square_is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
614                         score -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
615                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
616                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty;
617                     else
618                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
619                 }
620             }
621         }
622
623         // Special extra evaluation for rooks
624         if (Piece == ROOK)
625         {
626             // Open and half-open files
627             f = file_of(s);
628             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
629             {
630                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
631                     score += RookOpenFileBonus;
632                 else
633                     score += RookHalfOpenFileBonus;
634             }
635
636             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
637             // king has lost right to castle.
638             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
639                 continue;
640
641             ksq = pos.king_square(Us);
642
643             if (    file_of(ksq) >= FILE_E
644                 &&  file_of(s) > file_of(ksq)
645                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
646             {
647                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
648                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, file_of(ksq)))
649                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
650                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
651             }
652             else if (    file_of(ksq) <= FILE_D
653                      &&  file_of(s) < file_of(ksq)
654                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
655             {
656                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
657                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, file_of(ksq)))
658                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
659                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
660             }
661         }
662     }
663
664     if (Trace)
665         TracedScores[Us][Piece] = score;
666
667     return score;
668   }
669
670
671   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
672   // and the type of attacked one.
673
674   template<Color Us>
675   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
676
677     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
678
679     Bitboard b;
680     Score score = SCORE_ZERO;
681
682     // Undefended minors get penalized even if not under attack
683     Bitboard undefended =  pos.pieces(Them)
684                          & (pos.pieces(BISHOP) | pos.pieces(KNIGHT))
685                          & ~ei.attackedBy[Them][0];
686     if (undefended)
687         score += make_score(25, 10) * popcount<Max15>(undefended);
688
689     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
690     Bitboard weakEnemies =  pos.pieces(Them)
691                           & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
692                           & ei.attackedBy[Us][0];
693     if (!weakEnemies)
694         return score;
695
696     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
697     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
698     // considered because are already handled in king evaluation.
699     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
700     {
701         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
702         if (b)
703             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
704                 if (b & pos.pieces(pt2))
705                     score += ThreatBonus[pt1][pt2];
706     }
707     return score;
708   }
709
710
711   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
712   // pieces of a given color.
713
714   template<Color Us, bool Trace>
715   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
716
717     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
718
719     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
720
721     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
722     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us));
723
724     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
725     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
726     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
727     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
728
729     // Sum up all attacked squares
730     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
731                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
732                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
733     return score;
734   }
735
736
737   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
738
739   template<Color Us, bool Trace>
740   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
741
742     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
743
744     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
745     int attackUnits;
746     const Square ksq = pos.king_square(Us);
747
748     // King shelter
749     Score score = ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq);
750
751     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
752     // from optimally tuned.
753     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
754         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
755     {
756         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
757         // apart from the king itself
758         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
759         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
760                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
761                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
762
763         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
764         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
765         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
766         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
767         // king, and the quality of the pawn shelter.
768         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
769                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
770                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
771                      - mg_value(ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq)) / 32;
772
773         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
774         // squares around the king attacked by enemy queen...
775         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
776         if (b)
777         {
778             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
779             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
780                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
781             if (b)
782                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
783                               * popcount<Max15>(b)
784                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
785         }
786
787         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
788         // squares around the king attacked by enemy rooks...
789         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
790
791         // Consider only squares where the enemy rook gives check
792         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
793
794         if (b)
795         {
796             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
797             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
798                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
799             if (b)
800                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
801                               * popcount<Max15>(b)
802                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
803         }
804
805         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
806         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
807
808         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
809         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
810
811         // Enemy queen safe checks
812         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
813         if (b)
814             attackUnits += QueenCheckBonus * popcount<Max15>(b);
815
816         // Enemy rooks safe checks
817         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
818         if (b)
819             attackUnits += RookCheckBonus * popcount<Max15>(b);
820
821         // Enemy bishops safe checks
822         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
823         if (b)
824             attackUnits += BishopCheckBonus * popcount<Max15>(b);
825
826         // Enemy knights safe checks
827         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
828         if (b)
829             attackUnits += KnightCheckBonus * popcount<Max15>(b);
830
831         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
832         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
833
834         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
835         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
836         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
837         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
838         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
839         score -= KingDangerTable[Us == Eval::RootColor][attackUnits];
840         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us == Eval::RootColor][attackUnits]);
841     }
842
843     if (Trace)
844         TracedScores[Us][KING] = score;
845
846     return score;
847   }
848
849
850   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
851
852   template<Color Us>
853   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
854
855     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
856
857     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
858     Score score = SCORE_ZERO;
859
860     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
861
862     if (!b)
863         return SCORE_ZERO;
864
865     do {
866         Square s = pop_1st_bit(&b);
867
868         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
869
870         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
871         int rr = r * (r - 1);
872
873         // Base bonus based on rank
874         Value mbonus = Value(20 * rr);
875         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
876
877         if (rr)
878         {
879             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
880
881             // Adjust bonus based on kings proximity
882             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
883             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
884
885             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
886             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
887                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
888
889             // If the pawn is free to advance, increase bonus
890             if (pos.square_is_empty(blockSq))
891             {
892                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
893                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
894
895                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
896                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
897                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
898                 if (   (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
899                     && (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
900                     unsafeSquares = squaresToQueen;
901                 else
902                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces(Them));
903
904                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
905                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
906                 if (!unsafeSquares)
907                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
908                 else
909                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
910                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
911                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
912                     // if no, somewhat smaller bonus.
913                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
914             }
915         } // rr != 0
916
917         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
918         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
919         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & adjacent_files_bb(file_of(s));
920         if (supportingPawns & rank_bb(s))
921             ebonus += Value(r * 20);
922
923         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
924             ebonus += Value(r * 12);
925
926         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
927         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
928         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
929         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
930         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
931         // value if the other side has a rook or queen.
932         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
933         {
934             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
935                 ebonus += ebonus / 4;
936             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
937                 ebonus -= ebonus / 4;
938         }
939         score += make_score(mbonus, ebonus);
940
941     } while (b);
942
943     // Add the scores to the middle game and endgame eval
944     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
945   }
946
947
948   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
949   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
950
951   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
952
953     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
954     Square s, blockSq, queeningSquare;
955     Color c, winnerSide, loserSide;
956     bool pathDefended, opposed;
957     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
958     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
959
960     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
961     // record how many plies are required for promotion.
962     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
963     {
964         // Skip if other side has non-pawn pieces
965         if (pos.non_pawn_material(~c))
966             continue;
967
968         b = ei.pi->passed_pawns(c);
969
970         while (b)
971         {
972             s = pop_1st_bit(&b);
973             queeningSquare = relative_square(c, make_square(file_of(s), RANK_8));
974             queeningPath = squares_in_front_of(c, s);
975
976             // Compute plies to queening and check direct advancement
977             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
978             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
979             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & queeningPath) == queeningPath);
980
981             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
982                 continue;
983
984             // Opponent king cannot block because path is defended and position
985             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
986             assert(!pos.in_check());
987             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
988
989             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
990             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
991
992             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
993                 continue;
994
995             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
996             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
997         }
998     }
999
1000     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
1001     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
1002     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
1003         return SCORE_ZERO;
1004
1005     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
1006     loserSide = ~winnerSide;
1007
1008     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
1009     b = candidates = pos.pieces(PAWN, loserSide);
1010
1011     while (b)
1012     {
1013         s = pop_1st_bit(&b);
1014
1015         // Compute plies from queening
1016         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(file_of(s), RANK_8));
1017         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1018         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1019
1020         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
1021         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
1022             || (squares_in_front_of(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, loserSide)))
1023             candidates ^= s;
1024     }
1025
1026     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
1027     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
1028         return SCORE_ZERO;
1029
1030     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
1031     b = candidates;
1032
1033     while (b)
1034     {
1035         s = pop_1st_bit(&b);
1036         sacptg = blockersCount = 0;
1037         minKingDist = kingptg = 256;
1038
1039         // Compute plies from queening
1040         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(file_of(s), RANK_8));
1041         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1042         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1043
1044         // Generate list of blocking pawns and supporters
1045         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
1046         opposed = squares_in_front_of(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
1047         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
1048
1049         assert(blockers);
1050
1051         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
1052         while (blockers)
1053         {
1054             blockSq = pop_1st_bit(&blockers);
1055             movesToGo = 256;
1056
1057             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1058             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1059             if (!opposed)
1060             {
1061                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
1062
1063                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1064                 {
1065                     d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1066                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1067                 }
1068             }
1069
1070             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1071             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1072
1073             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1074             {
1075                 d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1076                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1077             }
1078
1079             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1080             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1081             if (movesToGo <= 0)
1082                 continue;
1083
1084             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1085             sacptg += movesToGo * 2;
1086             blockersCount++;
1087
1088             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1089             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1090             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1091             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1092         }
1093
1094         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1095         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1096             return SCORE_ZERO;
1097
1098         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1099         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1100             return SCORE_ZERO;
1101     }
1102
1103     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1104     Score score = make_score(0, (Value) 0x500 - 0x20 * pliesToQueen[winnerSide]);
1105     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1106   }
1107
1108
1109   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1110   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1111   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1112   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1113   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1114   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1115   template<Color Us>
1116   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1117
1118     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1119
1120     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1121     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1122     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1123     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1124                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
1125                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1126                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1127
1128     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1129     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
1130     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1131     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1132
1133     return popcount<Max15>(safe) + popcount<Max15>(behind & safe);
1134   }
1135
1136
1137   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
1138
1139   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
1140     return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
1141                       (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
1142   }
1143
1144
1145   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
1146   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1147
1148   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1149
1150     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1151     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1152     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1153
1154     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1155     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1156     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1157   }
1158
1159
1160   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1161   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1162
1163   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1164
1165     // Scale option value from 100 to 256
1166     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1167     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1168
1169     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1170   }
1171
1172
1173   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1174   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1175
1176   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMidgame); }
1177
1178   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1179
1180     TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1181     TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1182   }
1183
1184
1185   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1186   // values of a single evaluation term.
1187
1188   void trace_row(const char* name, int idx) {
1189
1190     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1191     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1192
1193     switch (idx) {
1194     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1195         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1196                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1197                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1198         break;
1199     default:
1200         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1201                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1202                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1203                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1204                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1205                     << std::showpos
1206                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1207                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1208     }
1209   }
1210 }