25451da5211aef741986626c52552a5a2d7fdff9
[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 #include <iostream>
27 #include <iomanip>
28 #include <sstream>
29
30 #include "bitcount.h"
31 #include "evaluate.h"
32 #include "material.h"
33 #include "pawns.h"
34 #include "thread.h"
35 #include "ucioption.h"
36
37
38 ////
39 //// Local definitions
40 ////
41
42 namespace {
43
44   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
45   // by the evaluation functions.
46   struct EvalInfo {
47
48     // Pointer to pawn hash table entry
49     PawnInfo* pi;
50
51     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
52     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][0] contains
53     // all squares attacked by the given color.
54     Bitboard attackedBy[2][8];
55
56     // kingZone[color] is the zone around the enemy king which is considered
57     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
58     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
59     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
60     // is on g8, kingZone[WHITE] is a bitboard containing the squares f8, h8,
61     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
62     Bitboard kingZone[2];
63
64     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
65     // which attack a square in the kingZone of the enemy king.
66     int kingAttackersCount[2];
67
68     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
69     // given color which attack a square in the kingZone of the enemy king. The
70     // weights of the individual piece types are given by the variables
71     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
72     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
73     int kingAttackersWeight[2];
74
75     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
76     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
77     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
78     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
79     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
80     int kingAdjacentZoneAttacksCount[2];
81   };
82
83   // Evaluation grain size, must be a power of 2
84   const int GrainSize = 8;
85
86   // Evaluation weights, initialized from UCI options
87   enum { Mobility, PawnStructure, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
88   Score Weights[6];
89
90   typedef Value V;
91   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
92
93   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
94   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
95   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
96   // parameters at 100, which looks prettier.
97   //
98   // Values modified by Joona Kiiski
99   const Score WeightsInternal[] = {
100       S(248, 271), S(233, 201), S(252, 259), S(46, 0), S(247, 0), S(259, 0)
101   };
102
103   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
104   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
105   // by friendly pieces.
106   const Score MobilityBonus[][32] = {
107      {}, {},
108      { S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0, -3), S(12,  7), S(25, 17), // Knights
109        S( 31, 22), S( 38, 27), S( 38, 27) },
110      { S(-25,-30), S(-11,-16), S(  3, -2), S(17, 12), S(31, 26), S(45, 40), // Bishops
111        S( 57, 52), S( 65, 60), S( 71, 65), S(74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
112        S( 79, 74), S( 80, 75), S( 81, 76), S(81, 76) },
113      { S(-20,-36), S(-14,-19), S( -8, -3), S(-2, 13), S( 4, 29), S(10, 46), // Rooks
114        S( 14, 62), S( 19, 79), S( 23, 95), S(26,106), S(27,111), S(28,114),
115        S( 29,116), S( 30,117), S( 31,118), S(32,118) },
116      { S(-10,-18), S( -8,-13), S( -6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8), // Queens
117        S(  3, 13), S(  5, 19), S(  8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
118        S( 16, 35), S( 17, 35), S( 18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
119        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
120        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
121        S( 20, 35), S( 20, 35) }
122   };
123
124   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
125   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
126   const Value OutpostBonus[][64] = {
127   {
128   //  A     B     C     D     E     F     G     H
129     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
130     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
131     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
132     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
133     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
134     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
135   {
136     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
137     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
138     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
139     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
140     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
141     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
142   };
143
144   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
145   // which piece type attacks which one.
146   const Score ThreatBonus[][8] = {
147     {}, {},
148     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
149     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
150     { S(0, 0), S(-1, 29), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
151     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
152   };
153
154   // ThreatedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
155   // piece type is attacked by an enemy pawn.
156   const Score ThreatedByPawnPenalty[] = {
157     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
158   };
159
160   #undef S
161
162   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
163   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
164   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
165
166   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
167   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 43);
168   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 19);
169
170   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
171   // right to castle.
172   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
173
174   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
175   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
176   // happen in Chess960 games.
177   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(100, 100);
178
179   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
180   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
181   // based on how many squares inside this area are safe and available for
182   // friendly minor pieces.
183   const Bitboard SpaceMask[] = {
184     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
185     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
186     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
187     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
188     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
189     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
190   };
191
192   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
193   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
194   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
195   // is used as an index to KingDangerTable[].
196   //
197   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
198   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
199
200   // Bonuses for enemy's safe checks
201   const int QueenContactCheckBonus = 6;
202   const int RookContactCheckBonus  = 4;
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   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
226   // evaluation terms, used when tracing.
227   Score TracedTerms[2][16];
228   std::stringstream TraceStream;
229
230   enum TracedType {
231       PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
232       PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
233   };
234
235   // Pawn and material hash tables, indexed by the current thread id.
236   // We use per-thread tables so that once we get a pointer to an entry
237   // its life time is unlimited and we don't have to care about someone
238   // changing the entry under our feet.
239   MaterialInfoTable* MaterialTable[MAX_THREADS];
240   PawnInfoTable* PawnTable[MAX_THREADS];
241
242   // Function prototypes
243   template<bool HasPopCnt, bool Trace>
244   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
245
246   template<Color Us, bool HasPopCnt>
247   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
248
249   template<Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
250   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
251
252   template<Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
253   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
254
255   template<Color Us>
256   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
257
258   template<Color Us, bool HasPopCnt>
259   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
260
261   template<Color Us>
262   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
263
264   template<bool HasPopCnt>
265   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
266
267   inline Score apply_weight(Score v, Score weight);
268   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
269   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
270   void init_safety();
271 }
272
273
274 /// prefetchTables() is called in do_move() to prefetch pawn and material
275 /// hash tables data that will be needed shortly after in evaluation.
276
277 void prefetchTables(Key pKey, Key mKey, int threadID) {
278
279     PawnTable[threadID]->prefetch(pKey);
280     MaterialTable[threadID]->prefetch(mKey);
281 }
282
283
284 /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
285 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
286 /// between them based on the remaining material.
287 Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
288
289     return CpuHasPOPCNT ? do_evaluate<true, false>(pos, margin)
290                         : do_evaluate<false, false>(pos, margin);
291 }
292
293 namespace {
294
295 double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMidgame); }
296
297 void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = Score(0)) {
298
299     TracedTerms[WHITE][idx] = term_w;
300     TracedTerms[BLACK][idx] = term_b;
301 }
302
303 template<bool HasPopCnt, bool Trace>
304 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
305
306   EvalInfo ei;
307   Value margins[2];
308   Score mobilityWhite, mobilityBlack;
309
310   assert(pos.is_ok());
311   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < MAX_THREADS);
312   assert(!pos.is_check());
313
314   // Initialize value by reading the incrementally updated scores included
315   // in the position object (material + piece square tables).
316   Score bonus = pos.value();
317
318   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
319   // that typically is used by the search for pruning decisions.
320   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
321
322   // Probe the material hash table
323   MaterialInfo* mi = MaterialTable[pos.thread()]->get_material_info(pos);
324   bonus += mi->material_value();
325
326   // If we have a specialized evaluation function for the current material
327   // configuration, call it and return.
328   if (mi->specialized_eval_exists())
329   {
330       margin = VALUE_ZERO;
331       return mi->evaluate(pos);
332   }
333
334   // Probe the pawn hash table
335   ei.pi = PawnTable[pos.thread()]->get_pawn_info(pos);
336   bonus += apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]);
337
338   // Initialize attack and king safety bitboards
339   init_eval_info<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
340   init_eval_info<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
341
342   // Evaluate pieces and mobility
343   bonus +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
344           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
345
346   bonus += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
347
348   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
349   // information when computing the king safety evaluation.
350   bonus +=  evaluate_king<WHITE, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, margins)
351           - evaluate_king<BLACK, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, margins);
352
353   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
354   bonus +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
355           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
356
357   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
358   bonus +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
359           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
360
361   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
362   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
363   {
364       bonus += evaluate_unstoppable_pawns<HasPopCnt>(pos, ei);
365
366       if (Trace)
367           trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns<HasPopCnt>(pos, ei));
368   }
369
370   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
371   if (mi->space_weight())
372   {
373       int s_w = evaluate_space<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
374       int s_b = evaluate_space<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
375       bonus += apply_weight(make_score((s_w - s_b) * mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
376
377       if (Trace)
378           trace_add(SPACE, apply_weight(make_score(s_w * mi->space_weight(), make_score(0, 0)), Weights[Space]),
379                            apply_weight(make_score(s_b * mi->space_weight(), make_score(0, 0)), Weights[Space]));
380   }
381
382   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
383   ScaleFactor sf = eg_value(bonus) > VALUE_DRAW ? mi->scale_factor(pos, WHITE)
384                                                 : mi->scale_factor(pos, BLACK);
385   Phase phase = mi->game_phase();
386
387   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
388   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
389   if (   phase < PHASE_MIDGAME
390       && pos.opposite_colored_bishops()
391       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
392   {
393       // Only the two bishops ?
394       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
395           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
396       {
397           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
398           // certainly a draw or at least two pawns.
399           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
400           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
401       }
402       else
403           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
404           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
405            sf = ScaleFactor(50);
406   }
407
408   // Interpolate between the middle game and the endgame score
409   margin = margins[pos.side_to_move()];
410   Value v = scale_by_game_phase(bonus, phase, sf);
411
412   if (Trace)
413   {
414       trace_add(PST, pos.value());
415       trace_add(IMBALANCE, mi->material_value());
416       trace_add(PAWN, apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]));
417       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
418       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
419       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
420       trace_add(TOTAL, bonus);
421       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
422                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
423                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
424                   << std::setw(6) << 100.0 * phase/128.0 << "% MG, "
425                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - phase/128.0) << "% * "
426                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
427                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
428   }
429
430   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
431 }
432
433 } // namespace
434
435
436 /// init_eval() initializes various tables used by the evaluation function
437
438 void init_eval(int threads) {
439
440   assert(threads <= MAX_THREADS);
441
442   for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
443   {
444       if (i >= threads)
445       {
446           delete PawnTable[i];
447           delete MaterialTable[i];
448           PawnTable[i] = NULL;
449           MaterialTable[i] = NULL;
450           continue;
451       }
452       if (!PawnTable[i])
453           PawnTable[i] = new PawnInfoTable();
454
455       if (!MaterialTable[i])
456           MaterialTable[i] = new MaterialInfoTable();
457   }
458 }
459
460
461 /// quit_eval() releases heap-allocated memory at program termination
462
463 void quit_eval() {
464
465   init_eval(0);
466 }
467
468
469 /// read_weights() reads evaluation weights from the corresponding UCI parameters
470
471 void read_evaluation_uci_options(Color us) {
472
473   // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
474   // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
475   const int kingDangerUs   = (us == WHITE ? KingDangerUs   : KingDangerThem);
476   const int kingDangerThem = (us == WHITE ? KingDangerThem : KingDangerUs);
477
478   Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
479   Weights[PawnStructure]  = weight_option("Pawn Structure (Middle Game)", "Pawn Structure (Endgame)", WeightsInternal[PawnStructure]);
480   Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
481   Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
482   Weights[kingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
483   Weights[kingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
484
485   // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We do this
486   // by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem] by their average.
487   if (Options["UCI_AnalyseMode"].value<bool>())
488       Weights[kingDangerUs] = Weights[kingDangerThem] = (Weights[kingDangerUs] + Weights[kingDangerThem]) / 2;
489
490   init_safety();
491 }
492
493
494 namespace {
495
496   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
497   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
498
499   template<Color Us, bool HasPopCnt>
500   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
501
502     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
503     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
504
505     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
506     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
507
508     // Init king safety tables only if we are going to use them
509     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
510         && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame)
511     {
512         ei.kingZone[Us] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
513         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
514         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? count_1s<Max15>(b) / 2 : 0;
515         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
516     } else
517         ei.kingZone[Us] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
518   }
519
520
521   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
522
523   template<PieceType Piece, Color Us>
524   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
525
526     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
527
528     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
529
530     // Initial bonus based on square
531     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
532
533     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
534     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
535     if (bonus && bit_is_set(ei.attackedBy[Us][PAWN], s))
536     {
537         if (    pos.pieces(KNIGHT, Them) == EmptyBoardBB
538             && (SquaresByColorBB[square_color(s)] & pos.pieces(BISHOP, Them)) == EmptyBoardBB)
539             bonus += bonus + bonus / 2;
540         else
541             bonus += bonus / 2;
542     }
543     return make_score(bonus, bonus);
544   }
545
546
547   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
548
549   template<PieceType Piece, Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
550   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
551
552     Bitboard b;
553     Square s, ksq;
554     int mob;
555     File f;
556     Score bonus = SCORE_ZERO;
557
558     const BitCountType Full  = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64 : CNT32;
559     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
560     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
561     const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, Piece);
562
563     ei.attackedBy[Us][Piece] = EmptyBoardBB;
564
565     while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
566     {
567         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
568         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
569             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
570         else if (Piece == BISHOP)
571             b = bishop_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(QUEEN, Us));
572         else if (Piece == ROOK)
573             b = rook_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
574         else
575             assert(false);
576
577         // Update attack info
578         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
579
580         // King attacks
581         if (b & ei.kingZone[Us])
582         {
583             ei.kingAttackersCount[Us]++;
584             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
585             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
586             if (bb)
587                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += count_1s<Max15>(bb);
588         }
589
590         // Mobility
591         mob = (Piece != QUEEN ? count_1s<Max15>(b & mobilityArea)
592                               : count_1s<Full >(b & mobilityArea));
593
594         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
595
596         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
597         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
598         if (bit_is_set(ei.attackedBy[Them][PAWN], s))
599             bonus -= ThreatedByPawnPenalty[Piece];
600
601         // Bishop and knight outposts squares
602         if ((Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT) && pos.square_is_weak(s, Us))
603             bonus += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
604
605         // Queen or rook on 7th rank
606         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
607             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
608             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
609         {
610             bonus += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
611         }
612
613         // Special extra evaluation for bishops
614         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
615         {
616             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
617             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
618             // problem, especially when that pawn is also blocked.
619             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
620             {
621                 Square d = pawn_push(Us) + (square_file(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
622                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
623                 {
624                     if (!pos.square_is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
625                         bonus -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
626                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
627                         bonus -= TrappedBishopA1H1Penalty;
628                     else
629                         bonus -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
630                 }
631             }
632         }
633
634         // Special extra evaluation for rooks
635         if (Piece == ROOK)
636         {
637             // Open and half-open files
638             f = square_file(s);
639             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
640             {
641                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
642                     bonus += RookOpenFileBonus;
643                 else
644                     bonus += RookHalfOpenFileBonus;
645             }
646
647             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
648             // king has lost right to castle.
649             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
650                 continue;
651
652             ksq = pos.king_square(Us);
653
654             if (    square_file(ksq) >= FILE_E
655                 &&  square_file(s) > square_file(ksq)
656                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
657             {
658                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
659                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, square_file(ksq)))
660                     bonus -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
661                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
662             }
663             else if (    square_file(ksq) <= FILE_D
664                      &&  square_file(s) < square_file(ksq)
665                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
666             {
667                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
668                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, square_file(ksq)))
669                     bonus -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
670                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
671             }
672         }
673     }
674
675     if (Trace)
676         TracedTerms[Us][Piece] = bonus;
677
678     return bonus;
679   }
680
681
682   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
683   // and the type of attacked one.
684
685   template<Color Us>
686   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
687
688     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
689
690     Bitboard b;
691     Score bonus = SCORE_ZERO;
692
693     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
694     Bitboard weakEnemies =  pos.pieces_of_color(Them)
695                           & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
696                           & ei.attackedBy[Us][0];
697     if (!weakEnemies)
698         return SCORE_ZERO;
699
700     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
701     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
702     // considered because are already handled in king evaluation.
703     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
704     {
705         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
706         if (b)
707             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
708                 if (b & pos.pieces(pt2))
709                     bonus += ThreatBonus[pt1][pt2];
710     }
711     return bonus;
712   }
713
714
715   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
716   // pieces of a given color.
717
718   template<Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
719   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
720
721     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
722
723     Score bonus = mobility = SCORE_ZERO;
724
725     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
726     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces_of_color(Us));
727
728     bonus += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
729     bonus += evaluate_pieces<BISHOP, Us, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
730     bonus += evaluate_pieces<ROOK,   Us, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
731     bonus += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
732
733     // Sum up all attacked squares
734     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
735                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
736                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
737     return bonus;
738   }
739
740
741   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
742
743   template<Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
744   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
745
746     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
747     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
748
749     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
750     int attackUnits;
751     const Square ksq = pos.king_square(Us);
752
753     // King shelter
754     Score bonus = ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq);
755
756     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
757     // from optimally tuned.
758     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
759         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
760     {
761         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
762         // apart from the king itself
763         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
764         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
765                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
766                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
767
768         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
769         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
770         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
771         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
772         // king, and the quality of the pawn shelter.
773         attackUnits =  Min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
774                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + count_1s<Max15>(undefended))
775                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
776                      - mg_value(ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq)) / 32;
777
778         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
779         // squares around the king attacked by enemy queen...
780         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces_of_color(Them);
781         if (b)
782         {
783             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
784             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
785                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
786             if (b)
787                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
788                               * count_1s<Max15>(b)
789                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
790         }
791
792         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
793         // squares around the king attacked by enemy rooks...
794         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces_of_color(Them);
795
796         // Consider only squares where the enemy rook gives check
797         b &= RookPseudoAttacks[ksq];
798
799         if (b)
800         {
801             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
802             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
803                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
804             if (b)
805                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
806                               * count_1s<Max15>(b)
807                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
808         }
809
810         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
811         safe = ~(pos.pieces_of_color(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
812
813         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
814         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
815
816         // Enemy queen safe checks
817         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
818         if (b)
819             attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
820
821         // Enemy rooks safe checks
822         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
823         if (b)
824             attackUnits += RookCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
825
826         // Enemy bishops safe checks
827         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
828         if (b)
829             attackUnits += BishopCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
830
831         // Enemy knights safe checks
832         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
833         if (b)
834             attackUnits += KnightCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
835
836         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
837         attackUnits = Min(99, Max(0, attackUnits));
838
839         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
840         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
841         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
842         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
843         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
844         bonus -= KingDangerTable[Us][attackUnits];
845         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us][attackUnits]);
846     }
847
848     if (Trace)
849         TracedTerms[Us][KING] = bonus;
850
851     return bonus;
852   }
853
854
855   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
856
857   template<Color Us>
858   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
859
860     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
861
862     Score bonus = SCORE_ZERO;
863     Bitboard squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
864     Bitboard b = ei.pi->passed_pawns(Us);
865
866     if (!b)
867         return SCORE_ZERO;
868
869     do {
870         Square s = pop_1st_bit(&b);
871
872         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
873
874         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
875         int rr = r * (r - 1);
876
877         // Base bonus based on rank
878         Value mbonus = Value(20 * rr);
879         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
880
881         if (rr)
882         {
883             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
884
885             // Adjust bonus based on kings proximity
886             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 3 * rr);
887             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
888             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 6 * rr);
889
890             // If the pawn is free to advance, increase bonus
891             if (pos.square_is_empty(blockSq))
892             {
893                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
894                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
895
896                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
897                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
898                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
899                 if (   (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
900                     && (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
901                     unsafeSquares = squaresToQueen;
902                 else
903                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces_of_color(Them));
904
905                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
906                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
907                 if (!unsafeSquares)
908                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
909                 else
910                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
911                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
912                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
913                     // if no, somewhat smaller bonus.
914                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
915
916                 // At last, add a small bonus when there are no *friendly* pieces
917                 // in the pawn's path.
918                 if (!(squaresToQueen & pos.pieces_of_color(Us)))
919                     ebonus += Value(rr);
920             }
921         } // rr != 0
922
923         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
924         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
925         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & neighboring_files_bb(s);
926         if (supportingPawns & rank_bb(s))
927             ebonus += Value(r * 20);
928         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
929             ebonus += Value(r * 12);
930
931         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
932         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
933         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
934         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
935         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
936         // value if the other side has a rook or queen.
937         if (square_file(s) == FILE_A || square_file(s) == FILE_H)
938         {
939             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
940                 ebonus += ebonus / 4;
941             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
942                 ebonus -= ebonus / 4;
943         }
944         bonus += make_score(mbonus, ebonus);
945
946     } while (b);
947
948     // Add the scores to the middle game and endgame eval
949     return apply_weight(bonus, Weights[PassedPawns]);
950   }
951
952   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides
953   template<bool HasPopCnt>
954   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
955
956     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
957
958     // Step 1. Hunt for unstoppable pawns. If we find at least one, record how many plies
959     // are required for promotion
960     int pliesToGo[2] = {256, 256};
961
962     for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
963     {
964         // Skip if other side has non-pawn pieces
965         if (pos.non_pawn_material(opposite_color(c)))
966             continue;
967
968         Bitboard b = ei.pi->passed_pawns(c);
969
970         while (b)
971         {
972             Square s = pop_1st_bit(&b);
973             Square queeningSquare = relative_square(c, make_square(square_file(s), RANK_8));
974
975             int mtg = RANK_8 - relative_rank(c, s) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
976             int oppmtg = square_distance(pos.king_square(opposite_color(c)), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
977             bool pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & squares_in_front_of(c, s)) == squares_in_front_of(c, s));
978
979             if (mtg >= oppmtg && !pathDefended)
980                 continue;
981
982             int blockerCount = count_1s<Max15>(squares_in_front_of(c, s) & pos.occupied_squares());
983             mtg += blockerCount;
984
985             if (mtg >= oppmtg && !pathDefended)
986                 continue;
987
988             int ptg = 2 * mtg - int(c == pos.side_to_move());
989
990             if (ptg < pliesToGo[c])
991                 pliesToGo[c] = ptg;
992         }
993     }
994
995     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then
996     // situation becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
997     if (abs(pliesToGo[WHITE] - pliesToGo[BLACK]) < 3)
998         return make_score(0, 0);
999
1000     Color winnerSide = (pliesToGo[WHITE] < pliesToGo[BLACK] ? WHITE : BLACK);
1001     Color loserSide = opposite_color(winnerSide);
1002
1003     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
1004     // We collect the potential candidates in potentialBB.
1005     Bitboard pawnBB = pos.pieces(PAWN, loserSide);
1006     Bitboard potentialBB = pawnBB;
1007     const Bitboard passedBB = ei.pi->passed_pawns(loserSide);
1008
1009     while(pawnBB)
1010     {
1011         Square psq = pop_1st_bit(&pawnBB);
1012
1013         // Check direct advancement
1014         int mtg = RANK_8 - relative_rank(loserSide, psq) - int(relative_rank(loserSide, psq) == RANK_2);
1015         int ptg = 2 * mtg - int(loserSide == pos.side_to_move());
1016
1017         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away
1018         if (pliesToGo[winnerSide] + 3 <= ptg)
1019         {
1020             clear_bit(&potentialBB, psq);
1021             continue;
1022         }
1023
1024         // If this is passed pawn, then it _may_ promote in time. We give up.
1025         if (bit_is_set(passedBB, psq))
1026             return make_score(0, 0);
1027
1028         // Doubled pawn is worthless
1029         if (squares_in_front_of(loserSide, psq) & (pos.pieces(PAWN, loserSide)))
1030         {
1031             clear_bit(&potentialBB, psq);
1032             continue;
1033         }
1034     }
1035
1036     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and sacrifises
1037     pawnBB = potentialBB;
1038
1039     while(pawnBB)
1040     {
1041         Square psq = pop_1st_bit(&pawnBB);
1042
1043         int mtg = RANK_8 - relative_rank(loserSide, psq) - int(relative_rank(loserSide, psq) == RANK_2);
1044         int ptg = 2 * mtg - int(loserSide == pos.side_to_move());
1045
1046         // Generate list of obstacles
1047         Bitboard obsBB = passed_pawn_mask(loserSide, psq) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
1048         const bool pawnIsOpposed = squares_in_front_of(loserSide, psq) & obsBB;
1049         assert(obsBB);
1050
1051         // How many plies does it take to remove all the obstacles?
1052         int sacptg = 0;
1053         int realObsCount = 0;
1054         int minKingDist = 256;
1055
1056         while(obsBB)
1057         {
1058             Square obSq = pop_1st_bit(&obsBB);
1059             int minMoves = 256;
1060
1061             // Check pawns that can give support to overcome obstacle (Eg. wp: a4,b4 bp: b2. b4 is giving support)
1062             if (!pawnIsOpposed && square_file(psq) != square_file(obSq))
1063             {
1064                 Bitboard supBB =   in_front_bb(winnerSide, Square(obSq + (winnerSide == WHITE ? 8 : -8)))
1065                                  & neighboring_files_bb(psq) & potentialBB;
1066
1067                 while(supBB) // This while-loop could be replaced with supSq = LSB/MSB(supBB) (depending on color)
1068                 {
1069                     Square supSq = pop_1st_bit(&supBB);
1070                     int dist = square_distance(obSq, supSq);
1071                     minMoves = Min(minMoves, dist - 2);
1072                 }
1073
1074             }
1075
1076             // Check pawns that can be sacrifised
1077             Bitboard sacBB = passed_pawn_mask(winnerSide, obSq) & neighboring_files_bb(obSq) & potentialBB & ~(1ULL << psq);
1078
1079             while(sacBB) // This while-loop could be replaced with sacSq = LSB/MSB(sacBB) (depending on color)
1080             {
1081                 Square sacSq = pop_1st_bit(&sacBB);
1082                 int dist = square_distance(obSq, sacSq);
1083                 minMoves = Min(minMoves, dist - 2);
1084             }
1085
1086             // If obstacle can be destroyed with immediate pawn sacrifise, it's not real obstacle
1087             if (minMoves <= 0)
1088                 continue;
1089
1090             // Pawn sac calculations
1091             sacptg += minMoves * 2;
1092
1093             // King capture calc
1094             realObsCount++;
1095             int kingDist = square_distance(pos.king_square(loserSide), obSq);
1096             minKingDist = Min(minKingDist, kingDist);
1097         }
1098
1099         // Check if pawn sac plan _may_ save the day
1100         if (pliesToGo[winnerSide] + 3 > ptg + sacptg)
1101             return make_score(0, 0);
1102
1103         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1104         int kingptg = (minKingDist + realObsCount) * 2;
1105         if (pliesToGo[winnerSide] + 3 > ptg + kingptg)
1106             return make_score(0, 0);
1107     }
1108
1109     // Step 5. Assign bonus
1110     const int Sign[2] = {1, -1};
1111     return Sign[winnerSide] * make_score(0, (Value) 0x500 - 0x20 * pliesToGo[winnerSide]);
1112   }
1113
1114
1115   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1116   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1117   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1118   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1119   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1120   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1121   template<Color Us, bool HasPopCnt>
1122   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1123
1124     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
1125     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1126
1127     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1128     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1129     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1130     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1131                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
1132                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1133                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1134
1135     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1136     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
1137     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1138     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1139
1140     return count_1s<Max15>(safe) + count_1s<Max15>(behind & safe);
1141   }
1142
1143
1144   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
1145
1146   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
1147       return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
1148                         (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
1149   }
1150
1151
1152   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
1153   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1154
1155   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1156
1157     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1158     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1159     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1160
1161     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1162     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1163     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1164   }
1165
1166
1167   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1168   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1169
1170   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1171
1172     // Scale option value from 100 to 256
1173     int mg = Options[mgOpt].value<int>() * 256 / 100;
1174     int eg = Options[egOpt].value<int>() * 256 / 100;
1175
1176     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1177   }
1178
1179
1180   // init_safety() initizes the king safety evaluation, based on UCI
1181   // parameters. It is called from read_weights().
1182
1183   void init_safety() {
1184
1185     const Value MaxSlope = Value(30);
1186     const Value Peak = Value(1280);
1187     Value t[100];
1188
1189     // First setup the base table
1190     for (int i = 0; i < 100; i++)
1191     {
1192         t[i] = Value(int(0.4 * i * i));
1193
1194         if (i > 0)
1195             t[i] = Min(t[i], t[i - 1] + MaxSlope);
1196
1197         t[i] = Min(t[i], Peak);
1198     }
1199
1200     // Then apply the weights and get the final KingDangerTable[] array
1201     for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1202         for (int i = 0; i < 100; i++)
1203             KingDangerTable[c][i] = apply_weight(make_score(t[i], 0), Weights[KingDangerUs + c]);
1204   }
1205
1206
1207   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1208   // values of a single evaluation term.
1209
1210   void trace_row(const char *name, int idx) {
1211
1212     Score term_w = TracedTerms[WHITE][idx];
1213     Score term_b = TracedTerms[BLACK][idx];
1214
1215     switch (idx) {
1216     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1217         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1218                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(term_w)) << " "
1219                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(term_w)) << " \n";
1220         break;
1221     default:
1222         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1223                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(term_w)) << " "
1224                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(term_w)) << " | "
1225                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(term_b)) << " "
1226                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(term_b)) << " | "
1227                     << std::showpos
1228                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(term_w - term_b)) << " "
1229                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(term_w - term_b)) << " \n";
1230     }
1231   }
1232 }
1233
1234
1235 /// trace_evaluate() is like evaluate() but instead of a value returns a string
1236 /// suitable to be print on stdout with the detailed descriptions and values of
1237 /// each evaluation term. Used mainly for debugging.
1238
1239 std::string trace_evaluate(const Position& pos) {
1240
1241     Value margin;
1242     std::string totals;
1243
1244     TraceStream.str("");
1245     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
1246     memset(TracedTerms, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
1247
1248     do_evaluate<false, true>(pos, margin);
1249
1250     totals = TraceStream.str();
1251     TraceStream.str("");
1252
1253     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
1254                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
1255                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1256
1257     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
1258     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
1259     trace_row("Pawns", PAWN);
1260     trace_row("Knights", KNIGHT);
1261     trace_row("Bishops", BISHOP);
1262     trace_row("Rooks", ROOK);
1263     trace_row("Queens", QUEEN);
1264     trace_row("Mobility", MOBILITY);
1265     trace_row("King safety", KING);
1266     trace_row("Threats", THREAT);
1267     trace_row("Passed pawns", PASSED);
1268     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
1269     trace_row("Space", SPACE);
1270
1271     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1272     trace_row("Total", TOTAL);
1273     TraceStream << totals;
1274
1275     return TraceStream.str();
1276 }