Small renaming
[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) 2008-2013 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   enum ExtendedPieceType { // Used for tracing
35     PST = 8, IMBALANCE, MOBILITY, THREAT, PASSED, UNSTOPPABLE, SPACE, TOTAL
36   };
37
38   namespace Tracing {
39
40     Score scores[COLOR_NB][TOTAL + 1];
41     std::stringstream stream;
42
43     void add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
44     void row(const char* name, int idx);
45     std::string do_trace(const Position& pos);
46   }
47
48   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
49   // by the evaluation functions.
50   struct EvalInfo {
51
52     // Pointers to material and pawn hash table entries
53     Material::Entry* mi;
54     Pawns::Entry* pi;
55
56     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
57     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][ALL_PIECES]
58     // contains all squares attacked by the given color.
59     Bitboard attackedBy[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB];
60
61     // kingRing[color] is the zone around the king which is considered
62     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
63     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
64     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
65     // is on g8, kingRing[BLACK] is a bitboard containing the squares f8, h8,
66     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
67     Bitboard kingRing[COLOR_NB];
68
69     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
70     // which attack a square in the kingRing of the enemy king.
71     int kingAttackersCount[COLOR_NB];
72
73     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
74     // given color which attack a square in the kingRing of the enemy king. The
75     // weights of the individual piece types are given by the variables
76     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
77     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
78     int kingAttackersWeight[COLOR_NB];
79
80     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
81     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
82     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
83     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
84     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
85     int kingAdjacentZoneAttacksCount[COLOR_NB];
86   };
87
88   // Evaluation grain size, must be a power of 2
89   const int GrainSize = 4;
90
91   // Evaluation weights, initialized from UCI options
92   enum { Mobility, PawnStructure, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
93   Score Weights[6];
94
95   typedef Value V;
96   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
97
98   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
99   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
100   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
101   // parameters at 100, which looks prettier.
102   //
103   // Values modified by Joona Kiiski
104   const Score WeightsInternal[] = {
105       S(289, 344), S(233, 201), S(221, 273), S(46, 0), S(271, 0), S(307, 0)
106   };
107
108   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains bonuses for middle and end
109   // game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied by
110   // friendly pieces.
111   const Score MobilityBonus[][32] = {
112      {}, {},
113      { S(-35,-30), S(-22,-20), S(-9,-10), S( 3,  0), S(15, 10), S(27, 20), // Knights
114        S( 37, 28), S( 42, 31), S(44, 33) },
115      { S(-22,-27), S( -8,-13), S( 6,  1), S(20, 15), S(34, 29), S(48, 43), // Bishops
116        S( 60, 55), S( 68, 63), S(74, 68), S(77, 72), S(80, 75), S(82, 77),
117        S( 84, 79), S( 86, 81), S(87, 82), S(87, 82) },
118      { S(-17,-33), S(-11,-16), S(-5,  0), S( 1, 16), S( 7, 32), S(13, 48), // Rooks
119        S( 18, 64), S( 22, 80), S(26, 96), S(29,109), S(31,115), S(33,119),
120        S( 35,122), S( 36,123), S(37,124), S(38,124) },
121      { S(-12,-20), S( -8,-13), S(-5, -7), S(-2, -1), S( 1,  5), S( 4, 11), // Queens
122        S(  7, 17), S( 10, 23), S(13, 29), S(16, 34), S(18, 38), S(20, 40),
123        S( 22, 41), S( 23, 41), S(24, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41),
124        S( 25, 41), S( 25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41),
125        S( 25, 41), S( 25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41),
126        S( 25, 41), S( 25, 41) }
127   };
128
129   // Outpost[PieceType][Square] contains bonuses of knights and bishops, indexed
130   // by piece type and square (from white's point of view).
131   const Value Outpost[][SQUARE_NB] = {
132   {
133   //  A     B     C     D     E     F     G     H
134     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
135     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
136     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
137     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
138     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
139     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
140   {
141     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
142     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
143     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
144     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
145     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
146     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
147   };
148
149   // Threat[attacking][attacked] contains bonuses according to which piece
150   // type attacks which one.
151   const Score Threat[][PIECE_TYPE_NB] = {
152     {}, {},
153     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
154     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
155     { S(0, 0), S( 0, 22), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
156     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
157   };
158
159   // ThreatenedByPawn[PieceType] contains a penalty according to which piece
160   // type is attacked by an enemy pawn.
161   const Score ThreatenedByPawn[] = {
162     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
163   };
164
165   #undef S
166
167   const Score Tempo            = make_score(24, 11);
168   const Score BishopPin        = make_score(66, 11);
169   const Score RookOn7th        = make_score(11, 20);
170   const Score QueenOn7th       = make_score( 3,  8);
171   const Score RookOnPawn       = make_score(10, 28);
172   const Score QueenOnPawn      = make_score( 4, 20);
173   const Score RookOpenFile     = make_score(43, 21);
174   const Score RookSemiopenFile = make_score(19, 10);
175   const Score BishopPawns      = make_score( 8, 12);
176   const Score UndefendedMinor  = make_score(25, 10);
177   const Score TrappedRook      = make_score(90,  0);
178
179   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
180   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
181   // happen in Chess960 games.
182   const Score TrappedBishopA1H1 = make_score(50, 50);
183
184   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
185   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
186   // based on how many squares inside this area are safe and available for
187   // friendly minor pieces.
188   const Bitboard SpaceMask[] = {
189     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
190     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
191     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
192     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
193     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
194     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
195   };
196
197   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
198   // from the KingDanger[]. Various little "meta-bonuses" measuring
199   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
200   // is used as an index to KingDanger[].
201   //
202   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
203   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
204
205   // Bonuses for enemy's safe checks
206   const int QueenContactCheck = 6;
207   const int RookContactCheck  = 4;
208   const int QueenCheck        = 3;
209   const int RookCheck         = 2;
210   const int BishopCheck       = 1;
211   const int KnightCheck       = 1;
212
213   // KingExposed[Square] contains penalties based on the position of the
214   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
215   const int KingExposed[] = {
216      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
217      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
218      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
219     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
220     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
221     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
222     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
223     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
224   };
225
226   // KingDanger[Color][attackUnits] contains the actual king danger weighted
227   // scores, indexed by color and by a calculated integer number.
228   Score KingDanger[COLOR_NB][128];
229
230   // Function prototypes
231   template<bool Trace>
232   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
233
234   template<Color Us>
235   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
236
237   template<Color Us, bool Trace>
238   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
239
240   template<Color Us, bool Trace>
241   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
242
243   template<Color Us, bool Trace>
244   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
245
246   template<Color Us, bool Trace>
247   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
248
249   template<Color Us>
250   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
251
252   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
253
254   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
255   Score apply_weight(Score v, Score w);
256   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
257   double to_cp(Value v);
258 }
259
260
261 namespace Eval {
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   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
273   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
274   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
275   std::string trace(const Position& pos) {
276     return Tracing::do_trace(pos);
277   }
278
279
280   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
281   /// and setup king tables.
282
283   void init() {
284
285     Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Midgame)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
286     Weights[PawnStructure]  = weight_option("Pawn Structure (Midgame)", "Pawn Structure (Endgame)", WeightsInternal[PawnStructure]);
287     Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Midgame)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
288     Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
289     Weights[KingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
290     Weights[KingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
291
292     const int MaxSlope = 30;
293     const int Peak = 1280;
294
295     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
296     {
297         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
298
299         KingDanger[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerUs]);
300         KingDanger[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerThem]);
301     }
302   }
303
304 } // namespace Eval
305
306
307 namespace {
308
309 template<bool Trace>
310 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
311
312   assert(!pos.checkers());
313
314   EvalInfo ei;
315   Value margins[COLOR_NB];
316   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
317   Thread* th = pos.this_thread();
318
319   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
320   // that typically is used by the search for pruning decisions.
321   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
322
323   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
324   // in the position object (material + piece square tables) and adding
325   // Tempo bonus. Score is computed from the point of view of white.
326   score = pos.psq_score() + (pos.side_to_move() == WHITE ? Tempo : -Tempo);
327
328   // Probe the material hash table
329   ei.mi = Material::probe(pos, th->materialTable, th->endgames);
330   score += ei.mi->material_value();
331
332   // If we have a specialized evaluation function for the current material
333   // configuration, call it and return.
334   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
335   {
336       margin = VALUE_ZERO;
337       return ei.mi->evaluate(pos);
338   }
339
340   // Probe the pawn hash table
341   ei.pi = Pawns::probe(pos, th->pawnsTable);
342   score += apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]);
343
344   // Initialize attack and king safety bitboards
345   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
346   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
347
348   // Evaluate pieces and mobility
349   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
350           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
351
352   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
353
354   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
355   // information when computing the king safety evaluation.
356   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
357           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
358
359   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
360   score +=  evaluate_threats<WHITE, Trace>(pos, ei)
361           - evaluate_threats<BLACK, Trace>(pos, ei);
362
363   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
364   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE, Trace>(pos, ei)
365           - evaluate_passed_pawns<BLACK, Trace>(pos, ei);
366
367   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
368   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
369       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
370
371   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
372   if (ei.mi->space_weight())
373   {
374       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
375       score += apply_weight(s * ei.mi->space_weight(), Weights[Space]);
376   }
377
378   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
379   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
380                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
381
382   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
383   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
384   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
385       && pos.opposite_bishops()
386       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
387   {
388       // Only the two bishops ?
389       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMg
390           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMg)
391       {
392           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
393           // certainly a draw or at least two pawns.
394           bool one_pawn = (pos.count<PAWN>(WHITE) + pos.count<PAWN>(BLACK) == 1);
395           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
396       }
397       else
398           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
399           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
400            sf = ScaleFactor(50);
401   }
402
403   margin = margins[pos.side_to_move()];
404   Value v = interpolate(score, ei.mi->game_phase(), sf);
405
406   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
407   if (Trace)
408   {
409       Tracing::add(PST, pos.psq_score());
410       Tracing::add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
411       Tracing::add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
412       Tracing::add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
413       Score w = ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei);
414       Score b = ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
415       Tracing::add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
416       Tracing::add(TOTAL, score);
417       Tracing::stream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
418                       << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
419                       << "\nScaling: " << std::noshowpos
420                       << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
421                       << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
422                       << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
423                       << "Total evaluation: " << to_cp(v);
424   }
425
426   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
427 }
428
429
430   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
431   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
432
433   template<Color Us>
434   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
435
436     const Color  Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
437     const Square Down = (Us == WHITE ? DELTA_S : DELTA_N);
438
439     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
440     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
441
442     // Init king safety tables only if we are going to use them
443     if (pos.count<QUEEN>(Us) && pos.non_pawn_material(Us) > QueenValueMg + PawnValueMg)
444     {
445         ei.kingRing[Them] = b | shift_bb<Down>(b);
446         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
447         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
448         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
449     } else
450         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
451   }
452
453
454   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
455
456   template<PieceType Piece, Color Us>
457   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
458
459     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
460
461     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
462
463     // Initial bonus based on square
464     Value bonus = Outpost[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
465
466     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
467     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
468     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
469     {
470         if (   !pos.pieces(Them, KNIGHT)
471             && !(squares_of_color(s) & pos.pieces(Them, BISHOP)))
472             bonus += bonus + bonus / 2;
473         else
474             bonus += bonus / 2;
475     }
476     return make_score(bonus, bonus);
477   }
478
479
480   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
481
482   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
483   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
484
485     Bitboard b;
486     Square s;
487     Score score = SCORE_ZERO;
488
489     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
490     const Square* pl = pos.list<Piece>(Us);
491
492     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
493
494     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
495     {
496         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
497         b = Piece == BISHOP ? attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, QUEEN))
498           : Piece ==   ROOK ? attacks_bb<  ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN))
499                             : pos.attacks_from<Piece>(s);
500
501         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
502
503         if (b & ei.kingRing[Them])
504         {
505             ei.kingAttackersCount[Us]++;
506             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
507             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
508             if (bb)
509                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
510         }
511
512         int mob = Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
513                                  : popcount<Full >(b & mobilityArea);
514
515         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
516
517         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
518         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
519         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
520             score -= ThreatenedByPawn[Piece];
521
522         // Otherwise give a bonus if we are a bishop and can pin a piece or can
523         // give a discovered check through an x-ray attack.
524         else if (    Piece == BISHOP
525                  && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s)
526                  && !more_than_one(BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces()))
527                  score += BishopPin;
528
529         // Penalty for bishop with same coloured pawns
530         if (Piece == BISHOP)
531             score -= BishopPawns * ei.pi->pawns_on_same_color_squares(Us, s);
532
533         // Bishop and knight outposts squares
534         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
535             && !(pos.pieces(Them, PAWN) & pawn_attack_span(Us, s)))
536             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
537
538         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
539             && relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
540         {
541             // Major piece on 7th rank and enemy king trapped on 8th
542             if (   relative_rank(Us, s) == RANK_7
543                 && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
544                 score += Piece == ROOK ? RookOn7th : QueenOn7th;
545
546             // Major piece attacking enemy pawns on the same rank/file
547             Bitboard pawns = pos.pieces(Them, PAWN) & PseudoAttacks[ROOK][s];
548             if (pawns)
549                 score += popcount<Max15>(pawns) * (Piece == ROOK ? RookOnPawn : QueenOnPawn);
550         }
551
552         // Special extra evaluation for rooks
553         if (Piece == ROOK)
554         {
555             // Give a bonus for a rook on a open or semi-open file
556             if (ei.pi->semiopen(Us, file_of(s)))
557                 score += ei.pi->semiopen(Them, file_of(s)) ? RookOpenFile : RookSemiopenFile;
558
559             if (mob > 3 || ei.pi->semiopen(Us, file_of(s)))
560                 continue;
561
562             Square ksq = pos.king_square(Us);
563
564             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
565             // king has lost right to castle.
566             if (   ((file_of(ksq) < FILE_E) == (file_of(s) < file_of(ksq)))
567                 && (rank_of(ksq) == rank_of(s) || relative_rank(Us, ksq) == RANK_1)
568                 && !ei.pi->semiopen_on_side(Us, file_of(ksq), file_of(ksq) < FILE_E))
569                 score -= (TrappedRook - make_score(mob * 8, 0)) * (pos.can_castle(Us) ? 1 : 2);
570         }
571
572         // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by a friendly
573         // pawn diagonally in front of it is a very serious problem, especially
574         // when that pawn is also blocked.
575         if (   Piece == BISHOP
576             && pos.is_chess960()
577             && (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1)))
578         {
579             const enum Piece P = make_piece(Us, PAWN);
580             Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
581             if (pos.piece_on(s + d) == P)
582                 score -= !pos.is_empty(s + d + pawn_push(Us)) ? TrappedBishopA1H1 * 4
583                         : pos.piece_on(s + d + d) == P        ? TrappedBishopA1H1 * 2
584                                                               : TrappedBishopA1H1;
585         }
586     }
587
588     if (Trace)
589         Tracing::scores[Us][Piece] = score;
590
591     return score;
592   }
593
594
595   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
596   // and the type of attacked one.
597
598   template<Color Us, bool Trace>
599   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
600
601     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
602
603     Bitboard b, undefendedMinors, weakEnemies;
604     Score score = SCORE_ZERO;
605
606     // Undefended minors get penalized even if not under attack
607     undefendedMinors =  pos.pieces(Them, BISHOP, KNIGHT)
608                       & ~ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES];
609
610     if (undefendedMinors)
611         score += UndefendedMinor;
612
613     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
614     weakEnemies =  pos.pieces(Them)
615                  & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
616                  & ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES];
617
618     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
619     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
620     // considered because are already handled in king evaluation.
621     if (weakEnemies)
622         for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
623         {
624             b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
625             if (b)
626                 for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
627                     if (b & pos.pieces(pt2))
628                         score += Threat[pt1][pt2];
629         }
630
631     if (Trace)
632         Tracing::scores[Us][THREAT] = score;
633
634     return score;
635   }
636
637
638   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
639   // pieces of a given color.
640
641   template<Color Us, bool Trace>
642   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
643
644     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
645
646     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
647
648     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
649     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us, PAWN, KING));
650
651     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
652     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
653     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
654     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
655
656     // Sum up all attacked squares
657     ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
658                                     | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
659                                     | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
660     if (Trace)
661         Tracing::scores[Us][MOBILITY] = apply_weight(mobility, Weights[Mobility]);
662
663     return score;
664   }
665
666
667   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
668
669   template<Color Us, bool Trace>
670   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
671
672     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
673
674     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
675     int attackUnits;
676     const Square ksq = pos.king_square(Us);
677
678     // King shelter and enemy pawns storm
679     Score score = ei.pi->king_safety<Us>(pos, ksq);
680
681     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
682     // from optimally tuned.
683     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
684         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
685     {
686         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
687         // apart from the king itself
688         undefended = ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES] & ei.attackedBy[Us][KING];
689         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
690                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
691                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
692
693         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
694         // index to the KingDanger[] array. The initial value is based on the
695         // number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
696         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
697         // king, and the quality of the pawn shelter.
698         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
699                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
700                      + KingExposed[relative_square(Us, ksq)]
701                      - mg_value(score) / 32;
702
703         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
704         // squares around the king attacked by enemy queen...
705         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
706         if (b)
707         {
708             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
709             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
710                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
711             if (b)
712                 attackUnits +=  QueenContactCheck
713                               * popcount<Max15>(b)
714                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
715         }
716
717         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
718         // squares around the king attacked by enemy rooks...
719         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
720
721         // Consider only squares where the enemy rook gives check
722         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
723
724         if (b)
725         {
726             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
727             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
728                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
729             if (b)
730                 attackUnits +=  RookContactCheck
731                               * popcount<Max15>(b)
732                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
733         }
734
735         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
736         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES]);
737
738         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
739         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
740
741         // Enemy queen safe checks
742         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
743         if (b)
744             attackUnits += QueenCheck * popcount<Max15>(b);
745
746         // Enemy rooks safe checks
747         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
748         if (b)
749             attackUnits += RookCheck * popcount<Max15>(b);
750
751         // Enemy bishops safe checks
752         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
753         if (b)
754             attackUnits += BishopCheck * popcount<Max15>(b);
755
756         // Enemy knights safe checks
757         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
758         if (b)
759             attackUnits += KnightCheck * popcount<Max15>(b);
760
761         // To index KingDanger[] attackUnits must be in [0, 99] range
762         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
763
764         // Finally, extract the king danger score from the KingDanger[]
765         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
766         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
767         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
768         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
769         score -= KingDanger[Us == Search::RootColor][attackUnits];
770         margins[Us] += mg_value(KingDanger[Us == Search::RootColor][attackUnits]);
771     }
772
773     if (Trace)
774         Tracing::scores[Us][KING] = score;
775
776     return score;
777   }
778
779
780   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
781
782   template<Color Us, bool Trace>
783   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
784
785     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
786
787     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
788     Score score = SCORE_ZERO;
789
790     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
791
792     while (b)
793     {
794         Square s = pop_lsb(&b);
795
796         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
797
798         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
799         int rr = r * (r - 1);
800
801         // Base bonus based on rank
802         Value mbonus = Value(17 * rr);
803         Value ebonus = Value(7 * (rr + r + 1));
804
805         if (rr)
806         {
807             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
808
809             // Adjust bonus based on kings proximity
810             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
811             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
812
813             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
814             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
815                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
816
817             // If the pawn is free to advance, increase bonus
818             if (pos.is_empty(blockSq))
819             {
820                 squaresToQueen = forward_bb(Us, s);
821                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES];
822
823                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
824                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
825                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
826                 if (    unlikely(forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
827                     && (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
828                     unsafeSquares = squaresToQueen;
829                 else
830                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES] | pos.pieces(Them));
831
832                 // If there aren't enemy attacks huge bonus, a bit smaller if at
833                 // least block square is not attacked, otherwise smallest bonus.
834                 int k = !unsafeSquares ? 15 : !(unsafeSquares & blockSq) ? 9 : 3;
835
836                 // Big bonus if the path to queen is fully defended, a bit less
837                 // if at least block square is defended.
838                 if (defendedSquares == squaresToQueen)
839                     k += 6;
840
841                 else if (defendedSquares & blockSq)
842                     k += (unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 4 : 2;
843
844                 mbonus += Value(k * rr), ebonus += Value(k * rr);
845             }
846         } // rr != 0
847
848         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
849         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
850         supportingPawns = pos.pieces(Us, PAWN) & adjacent_files_bb(file_of(s));
851         if (supportingPawns & rank_bb(s))
852             ebonus += Value(r * 20);
853
854         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
855             ebonus += Value(r * 12);
856
857         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
858         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
859         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
860         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
861         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
862         // value if the other side has a rook or queen.
863         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
864         {
865             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMg)
866                 ebonus += ebonus / 4;
867             else if (pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
868                 ebonus -= ebonus / 4;
869         }
870         score += make_score(mbonus, ebonus);
871
872     }
873
874     if (Trace)
875         Tracing::scores[Us][PASSED] = apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
876
877     // Add the scores to the middle game and endgame eval
878     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
879   }
880
881
882   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
883   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
884
885   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
886
887     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
888     Square s, blockSq, queeningSquare;
889     Color c, winnerSide, loserSide;
890     bool pathDefended, opposed;
891     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
892     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
893
894     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
895     // record how many plies are required for promotion.
896     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
897     {
898         // Skip if other side has non-pawn pieces
899         if (pos.non_pawn_material(~c))
900             continue;
901
902         b = ei.pi->passed_pawns(c);
903
904         while (b)
905         {
906             s = pop_lsb(&b);
907             queeningSquare = relative_square(c, file_of(s) | RANK_8);
908             queeningPath = forward_bb(c, s);
909
910             // Compute plies to queening and check direct advancement
911             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
912             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
913             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][ALL_PIECES] & queeningPath) == queeningPath);
914
915             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
916                 continue;
917
918             // Opponent king cannot block because path is defended and position
919             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
920             assert(!pos.checkers());
921             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
922
923             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
924             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
925
926             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
927                 continue;
928
929             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
930             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
931         }
932     }
933
934     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
935     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
936     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
937         return SCORE_ZERO;
938
939     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
940     loserSide = ~winnerSide;
941
942     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
943     b = candidates = pos.pieces(loserSide, PAWN);
944
945     while (b)
946     {
947         s = pop_lsb(&b);
948
949         // Compute plies from queening
950         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
951         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
952         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
953
954         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
955         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
956             || (forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(loserSide, PAWN)))
957             candidates ^= s;
958     }
959
960     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
961     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
962         return SCORE_ZERO;
963
964     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
965     b = candidates;
966
967     while (b)
968     {
969         s = pop_lsb(&b);
970         sacptg = blockersCount = 0;
971         minKingDist = kingptg = 256;
972
973         // Compute plies from queening
974         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
975         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
976         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
977
978         // Generate list of blocking pawns and supporters
979         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
980         opposed = forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
981         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
982
983         assert(blockers);
984
985         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
986         while (blockers)
987         {
988             blockSq = pop_lsb(&blockers);
989             movesToGo = 256;
990
991             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
992             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
993             if (!opposed)
994             {
995                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, rank_of(blockSq + pawn_push(winnerSide)));
996
997                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
998                 {
999                     d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1000                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1001                 }
1002             }
1003
1004             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1005             b2 = pawn_attack_span(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1006
1007             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1008             {
1009                 d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1010                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1011             }
1012
1013             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1014             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1015             if (movesToGo <= 0)
1016                 continue;
1017
1018             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1019             sacptg += movesToGo * 2;
1020             blockersCount++;
1021
1022             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1023             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1024             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1025             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1026         }
1027
1028         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1029         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1030             return SCORE_ZERO;
1031
1032         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1033         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1034             return SCORE_ZERO;
1035     }
1036
1037     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1038     Score score = make_score(0, (Value) 1280 - 32 * pliesToQueen[winnerSide]);
1039     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1040   }
1041
1042
1043   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1044   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1045   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1046   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1047   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1048   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1049   template<Color Us>
1050   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1051
1052     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1053
1054     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1055     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1056     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1057     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1058                    & ~pos.pieces(Us, PAWN)
1059                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1060                    & (ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] | ~ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES]);
1061
1062     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1063     Bitboard behind = pos.pieces(Us, PAWN);
1064     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1065     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1066
1067     // Since SpaceMask[Us] is fully on our half of the board
1068     assert(unsigned(safe >> (Us == WHITE ? 32 : 0)) == 0);
1069
1070     // Count safe + (behind & safe) with a single popcount
1071     return popcount<Full>((Us == WHITE ? safe << 32 : safe >> 32) | (behind & safe));
1072   }
1073
1074
1075   // interpolate() interpolates between a middle game and an endgame score,
1076   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1077
1078   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1079
1080     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1081     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1082     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1083
1084     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1085     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1086     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1087   }
1088
1089   // apply_weight() weights score v by score w trying to prevent overflow
1090   Score apply_weight(Score v, Score w) {
1091     return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
1092                       (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
1093   }
1094
1095   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1096   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1097
1098   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1099
1100     // Scale option value from 100 to 256
1101     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1102     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1103
1104     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1105   }
1106
1107
1108   // Tracing functions definitions
1109
1110   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMg); }
1111
1112   void Tracing::add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1113
1114     scores[WHITE][idx] = wScore;
1115     scores[BLACK][idx] = bScore;
1116   }
1117
1118   void Tracing::row(const char* name, int idx) {
1119
1120     Score wScore = scores[WHITE][idx];
1121     Score bScore = scores[BLACK][idx];
1122
1123     switch (idx) {
1124     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1125         stream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1126                << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1127                << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1128         break;
1129     default:
1130         stream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1131                << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1132                << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1133                << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1134                << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1135                << std::showpos
1136                << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1137                << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1138     }
1139   }
1140
1141   std::string Tracing::do_trace(const Position& pos) {
1142
1143     Search::RootColor = pos.side_to_move();
1144
1145     stream.str("");
1146     stream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
1147     std::memset(scores, 0, 2 * (TOTAL + 1) * sizeof(Score));
1148
1149     Value margin;
1150     do_evaluate<true>(pos, margin);
1151
1152     std::string totals = stream.str();
1153     stream.str("");
1154
1155     stream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
1156                     <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
1157                     <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1158
1159     row("Material, PST, Tempo", PST);
1160     row("Material imbalance", IMBALANCE);
1161     row("Pawns", PAWN);
1162     row("Knights", KNIGHT);
1163     row("Bishops", BISHOP);
1164     row("Rooks", ROOK);
1165     row("Queens", QUEEN);
1166     row("Mobility", MOBILITY);
1167     row("King safety", KING);
1168     row("Threats", THREAT);
1169     row("Passed pawns", PASSED);
1170     row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
1171     row("Space", SPACE);
1172
1173     stream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1174     row("Total", TOTAL);
1175     stream << totals;
1176
1177     return stream.str();
1178   }
1179 }