Revert "Don't sync with C library I/O buffers"
[stockfish] / src / evaluate.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <iomanip>
22 #include <sstream>
23 #include <algorithm>
24
25 #include "bitcount.h"
26 #include "evaluate.h"
27 #include "material.h"
28 #include "pawns.h"
29 #include "thread.h"
30 #include "ucioption.h"
31
32 namespace {
33
34   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
35   // by the evaluation functions.
36   struct EvalInfo {
37
38     // Pointers to material and pawn hash table entries
39     MaterialInfo* mi;
40     PawnInfo* pi;
41
42     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
43     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][0] contains
44     // all squares attacked by the given color.
45     Bitboard attackedBy[2][8];
46
47     // kingRing[color] is the zone around the king which is considered
48     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
49     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
50     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
51     // is on g8, kingRing[BLACK] is a bitboard containing the squares f8, h8,
52     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
53     Bitboard kingRing[2];
54
55     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
56     // which attack a square in the kingRing of the enemy king.
57     int kingAttackersCount[2];
58
59     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
60     // given color which attack a square in the kingRing of the enemy king. The
61     // weights of the individual piece types are given by the variables
62     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
63     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
64     int kingAttackersWeight[2];
65
66     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
67     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
68     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
69     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
70     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
71     int kingAdjacentZoneAttacksCount[2];
72   };
73
74   // Evaluation grain size, must be a power of 2
75   const int GrainSize = 8;
76
77   // Evaluation weights, initialized from UCI options
78   enum { Mobility, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
79   Score Weights[6];
80
81   typedef Value V;
82   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
83
84   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
85   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
86   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
87   // parameters at 100, which looks prettier.
88   //
89   // Values modified by Joona Kiiski
90   const Score WeightsInternal[] = {
91       S(252, 344), S(216, 266), S(46, 0), S(247, 0), S(259, 0)
92   };
93
94   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
95   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
96   // by friendly pieces.
97   const Score MobilityBonus[][32] = {
98      {}, {},
99      { S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0, -3), S(12,  7), S(25, 17), // Knights
100        S( 31, 22), S( 38, 27), S( 38, 27) },
101      { S(-25,-30), S(-11,-16), S(  3, -2), S(17, 12), S(31, 26), S(45, 40), // Bishops
102        S( 57, 52), S( 65, 60), S( 71, 65), S(74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
103        S( 79, 74), S( 80, 75), S( 81, 76), S(81, 76) },
104      { S(-20,-36), S(-14,-19), S( -8, -3), S(-2, 13), S( 4, 29), S(10, 46), // Rooks
105        S( 14, 62), S( 19, 79), S( 23, 95), S(26,106), S(27,111), S(28,114),
106        S( 29,116), S( 30,117), S( 31,118), S(32,118) },
107      { S(-10,-18), S( -8,-13), S( -6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8), // Queens
108        S(  3, 13), S(  5, 19), S(  8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
109        S( 16, 35), S( 17, 35), S( 18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
110        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
111        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
112        S( 20, 35), S( 20, 35) }
113   };
114
115   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
116   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
117   const Value OutpostBonus[][64] = {
118   {
119   //  A     B     C     D     E     F     G     H
120     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
121     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
122     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
123     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
124     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
125     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
126   {
127     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
128     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
129     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
130     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
131     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
132     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
133   };
134
135   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
136   // which piece type attacks which one.
137   const Score ThreatBonus[][8] = {
138     {}, {},
139     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
140     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
141     { S(0, 0), S(-1, 29), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
142     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
143   };
144
145   // ThreatenedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
146   // piece type is attacked by an enemy pawn.
147   const Score ThreatenedByPawnPenalty[] = {
148     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
149   };
150
151   #undef S
152
153   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
154   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
155   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
156
157   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
158   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 21);
159   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 10);
160
161   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
162   // right to castle.
163   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
164
165   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
166   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
167   // happen in Chess960 games.
168   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(100, 100);
169
170   // Penalty for a minor piece that is not defended by anything
171   const Score UndefendedMinorPenalty = make_score(25, 10);
172
173   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
174   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
175   // based on how many squares inside this area are safe and available for
176   // friendly minor pieces.
177   const Bitboard SpaceMask[] = {
178     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
179     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
180     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
181     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
182     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
183     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
184   };
185
186   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
187   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
188   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
189   // is used as an index to KingDangerTable[].
190   //
191   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
192   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
193
194   // Bonuses for enemy's safe checks
195   const int QueenContactCheckBonus = 6;
196   const int RookContactCheckBonus  = 4;
197   const int QueenCheckBonus        = 3;
198   const int RookCheckBonus         = 2;
199   const int BishopCheckBonus       = 1;
200   const int KnightCheckBonus       = 1;
201
202   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
203   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
204   const int InitKingDanger[] = {
205      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
206      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
207      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
208     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
209     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
210     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
211     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
212     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
213   };
214
215   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
216   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
217   Score KingDangerTable[2][128];
218
219   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
220   // evaluation terms, used when tracing.
221   Score TracedScores[2][16];
222   std::stringstream TraceStream;
223
224   enum TracedType {
225     PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
226     PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
227   };
228
229   // Function prototypes
230   template<bool Trace>
231   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
232
233   template<Color Us>
234   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
235
236   template<Color Us, bool Trace>
237   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
238
239   template<Color Us, bool Trace>
240   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
241
242   template<Color Us>
243   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
244
245   template<Color Us>
246   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
247
248   template<Color Us>
249   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
250
251   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
252
253   inline Score apply_weight(Score v, Score weight);
254   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
255   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
256   double to_cp(Value v);
257   void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
258   void trace_row(const char* name, int idx);
259 }
260
261
262 namespace Eval {
263
264   Color RootColor;
265
266   /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
267   /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
268   /// between them based on the remaining material.
269
270   Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
271     return do_evaluate<false>(pos, margin);
272   }
273
274
275   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
276   /// and setup king tables.
277
278   void init() {
279
280     Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
281     Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
282     Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
283     Weights[KingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
284     Weights[KingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
285
286     // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
287     // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
288     // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We
289     // do this by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem]
290     // by their average.
291     if (Options["UCI_AnalyseMode"])
292         Weights[KingDangerUs] = Weights[KingDangerThem] = (Weights[KingDangerUs] + Weights[KingDangerThem]) / 2;
293
294     const int MaxSlope = 30;
295     const int Peak = 1280;
296
297     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
298     {
299         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
300
301         KingDangerTable[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerUs]);
302         KingDangerTable[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerThem]);
303     }
304   }
305
306
307   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
308   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
309   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
310
311   std::string trace(const Position& pos) {
312
313     Value margin;
314     std::string totals;
315
316     RootColor = pos.side_to_move();
317
318     TraceStream.str("");
319     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
320     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
321
322     do_evaluate<true>(pos, margin);
323
324     totals = TraceStream.str();
325     TraceStream.str("");
326
327     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
328                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
329                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
330
331     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
332     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
333     trace_row("Pawns", PAWN);
334     trace_row("Knights", KNIGHT);
335     trace_row("Bishops", BISHOP);
336     trace_row("Rooks", ROOK);
337     trace_row("Queens", QUEEN);
338     trace_row("Mobility", MOBILITY);
339     trace_row("King safety", KING);
340     trace_row("Threats", THREAT);
341     trace_row("Passed pawns", PASSED);
342     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
343     trace_row("Space", SPACE);
344
345     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
346     trace_row("Total", TOTAL);
347     TraceStream << totals;
348
349     return TraceStream.str();
350   }
351
352 } // namespace Eval
353
354
355 namespace {
356
357 template<bool Trace>
358 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
359
360   EvalInfo ei;
361   Value margins[2];
362   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
363
364   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < MAX_THREADS);
365   assert(!pos.in_check());
366
367   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
368   // in the position object (material + piece square tables).
369   score = pos.value();
370
371   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
372   // that typically is used by the search for pruning decisions.
373   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
374
375   // Probe the material hash table
376   ei.mi = Threads[pos.thread()].materialTable.material_info(pos);
377   score += ei.mi->material_value();
378
379   // If we have a specialized evaluation function for the current material
380   // configuration, call it and return.
381   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
382   {
383       margin = VALUE_ZERO;
384       return ei.mi->evaluate(pos);
385   }
386
387   // Probe the pawn hash table
388   ei.pi = Threads[pos.thread()].pawnTable.pawn_info(pos);
389   score += ei.pi->pawns_value();
390
391   // Initialize attack and king safety bitboards
392   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
393   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
394
395   // Evaluate pieces and mobility
396   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
397           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
398
399   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
400
401   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
402   // information when computing the king safety evaluation.
403   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
404           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
405
406   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
407   score +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
408           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
409
410   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
411   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
412           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
413
414   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
415   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
416       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
417
418   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
419   if (ei.mi->space_weight())
420   {
421       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
422       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
423   }
424
425   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
426   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
427                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
428
429   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
430   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
431   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
432       && pos.opposite_colored_bishops()
433       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
434   {
435       // Only the two bishops ?
436       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
437           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
438       {
439           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
440           // certainly a draw or at least two pawns.
441           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
442           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
443       }
444       else
445           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
446           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
447            sf = ScaleFactor(50);
448   }
449
450   // Interpolate between the middle game and the endgame score
451   margin = margins[pos.side_to_move()];
452   Value v = scale_by_game_phase(score, ei.mi->game_phase(), sf);
453
454   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
455   if (Trace)
456   {
457       trace_add(PST, pos.value());
458       trace_add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
459       trace_add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
460       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
461       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
462       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
463       trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
464       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
465       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
466       trace_add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
467       trace_add(TOTAL, score);
468       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
469                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
470                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
471                   << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
472                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
473                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
474                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
475   }
476
477   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
478 }
479
480
481   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
482   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
483
484   template<Color Us>
485   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
486
487     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
488
489     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
490     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
491
492     // Init king safety tables only if we are going to use them
493     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
494         && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame)
495     {
496         ei.kingRing[Them] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
497         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
498         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
499         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
500     } else
501         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
502   }
503
504
505   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
506
507   template<PieceType Piece, Color Us>
508   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
509
510     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
511
512     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
513
514     // Initial bonus based on square
515     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
516
517     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
518     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
519     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
520     {
521         if (   !pos.pieces(KNIGHT, Them)
522             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(BISHOP, Them)))
523             bonus += bonus + bonus / 2;
524         else
525             bonus += bonus / 2;
526     }
527     return make_score(bonus, bonus);
528   }
529
530
531   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
532
533   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
534   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
535
536     Bitboard b;
537     Square s, ksq;
538     int mob;
539     File f;
540     Score score = SCORE_ZERO;
541
542     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
543     const Square* pl = pos.piece_list(Us, Piece);
544
545     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
546
547     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
548     {
549         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
550         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
551             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
552         else if (Piece == BISHOP)
553             b = attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(QUEEN, Us));
554         else if (Piece == ROOK)
555             b = attacks_bb<ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
556         else
557             assert(false);
558
559         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
560
561         if (b & ei.kingRing[Them])
562         {
563             ei.kingAttackersCount[Us]++;
564             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
565             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
566             if (bb)
567                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
568         }
569
570         mob = (Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
571                               : popcount<Full >(b & mobilityArea));
572
573         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
574
575         // Add a bonus if a slider is pinning an enemy piece
576         if (   (Piece == BISHOP || Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
577             && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s))
578         {
579             b = BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces();
580
581             assert(b);
582
583             if (single_bit(b) && (b & pos.pieces(Them)))
584                 score += ThreatBonus[Piece][type_of(pos.piece_on(first_1(b)))];
585         }
586
587         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
588         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
589         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
590             score -= ThreatenedByPawnPenalty[Piece];
591
592         // Bishop and knight outposts squares
593         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
594             && !(pos.pieces(PAWN, Them) & attack_span_mask(Us, s)))
595             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
596
597         // Queen or rook on 7th rank
598         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
599             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
600             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
601         {
602             score += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
603         }
604
605         // Special extra evaluation for bishops
606         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
607         {
608             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
609             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
610             // problem, especially when that pawn is also blocked.
611             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
612             {
613                 Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
614                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
615                 {
616                     if (!pos.square_is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
617                         score -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
618                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
619                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty;
620                     else
621                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
622                 }
623             }
624         }
625
626         // Special extra evaluation for rooks
627         if (Piece == ROOK)
628         {
629             // Open and half-open files
630             f = file_of(s);
631             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
632             {
633                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
634                     score += RookOpenFileBonus;
635                 else
636                     score += RookHalfOpenFileBonus;
637             }
638
639             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
640             // king has lost right to castle.
641             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
642                 continue;
643
644             ksq = pos.king_square(Us);
645
646             if (    file_of(ksq) >= FILE_E
647                 &&  file_of(s) > file_of(ksq)
648                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
649             {
650                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
651                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, file_of(ksq)))
652                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
653                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
654             }
655             else if (    file_of(ksq) <= FILE_D
656                      &&  file_of(s) < file_of(ksq)
657                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
658             {
659                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
660                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, file_of(ksq)))
661                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
662                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
663             }
664         }
665     }
666
667     if (Trace)
668         TracedScores[Us][Piece] = score;
669
670     return score;
671   }
672
673
674   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
675   // and the type of attacked one.
676
677   template<Color Us>
678   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
679
680     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
681
682     Bitboard b;
683     Score score = SCORE_ZERO;
684
685     // Undefended minors get penalized even if not under attack
686     Bitboard undefended =  pos.pieces(Them)
687                          & (pos.pieces(BISHOP) | pos.pieces(KNIGHT))
688                          & ~ei.attackedBy[Them][0];
689     if (undefended)
690         score += single_bit(undefended) ? UndefendedMinorPenalty
691                                         : UndefendedMinorPenalty * 2;
692
693     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
694     Bitboard weakEnemies =  pos.pieces(Them)
695                           & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
696                           & ei.attackedBy[Us][0];
697     if (!weakEnemies)
698         return score;
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                     score += ThreatBonus[pt1][pt2];
710     }
711     return score;
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 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 score = 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(Us));
727
728     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
729     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
730     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
731     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, 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 score;
738   }
739
740
741   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
742
743   template<Color Us, bool Trace>
744   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
745
746     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
747
748     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
749     int attackUnits;
750     const Square ksq = pos.king_square(Us);
751
752     // King shelter
753     Score score = ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq);
754
755     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
756     // from optimally tuned.
757     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
758         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
759     {
760         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
761         // apart from the king itself
762         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
763         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
764                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
765                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
766
767         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
768         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
769         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
770         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
771         // king, and the quality of the pawn shelter.
772         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
773                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
774                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
775                      - mg_value(ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq)) / 32;
776
777         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
778         // squares around the king attacked by enemy queen...
779         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
780         if (b)
781         {
782             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
783             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
784                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
785             if (b)
786                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
787                               * popcount<Max15>(b)
788                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
789         }
790
791         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
792         // squares around the king attacked by enemy rooks...
793         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
794
795         // Consider only squares where the enemy rook gives check
796         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
797
798         if (b)
799         {
800             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
801             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
802                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
803             if (b)
804                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
805                               * popcount<Max15>(b)
806                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
807         }
808
809         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
810         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
811
812         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
813         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
814
815         // Enemy queen safe checks
816         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
817         if (b)
818             attackUnits += QueenCheckBonus * popcount<Max15>(b);
819
820         // Enemy rooks safe checks
821         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
822         if (b)
823             attackUnits += RookCheckBonus * popcount<Max15>(b);
824
825         // Enemy bishops safe checks
826         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
827         if (b)
828             attackUnits += BishopCheckBonus * popcount<Max15>(b);
829
830         // Enemy knights safe checks
831         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
832         if (b)
833             attackUnits += KnightCheckBonus * popcount<Max15>(b);
834
835         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
836         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
837
838         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
839         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
840         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
841         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
842         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
843         score -= KingDangerTable[Us == Eval::RootColor][attackUnits];
844         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us == Eval::RootColor][attackUnits]);
845     }
846
847     if (Trace)
848         TracedScores[Us][KING] = score;
849
850     return score;
851   }
852
853
854   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
855
856   template<Color Us>
857   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
858
859     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
860
861     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
862     Score score = SCORE_ZERO;
863
864     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(Them), blockSq) * 5 * rr);
887             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
888
889             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
890             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
891                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
892
893             // If the pawn is free to advance, increase bonus
894             if (pos.square_is_empty(blockSq))
895             {
896                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
897                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
898
899                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
900                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
901                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
902                 if (   (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
903                     && (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
904                     unsafeSquares = squaresToQueen;
905                 else
906                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces(Them));
907
908                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
909                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
910                 if (!unsafeSquares)
911                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
912                 else
913                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
914                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
915                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
916                     // if no, somewhat smaller bonus.
917                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
918             }
919         } // rr != 0
920
921         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
922         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
923         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & adjacent_files_bb(file_of(s));
924         if (supportingPawns & rank_bb(s))
925             ebonus += Value(r * 20);
926
927         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
928             ebonus += Value(r * 12);
929
930         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
931         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
932         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
933         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
934         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
935         // value if the other side has a rook or queen.
936         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
937         {
938             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
939                 ebonus += ebonus / 4;
940             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
941                 ebonus -= ebonus / 4;
942         }
943         score += make_score(mbonus, ebonus);
944
945     } while (b);
946
947     // Add the scores to the middle game and endgame eval
948     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
949   }
950
951
952   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
953   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
954
955   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
956
957     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
958     Square s, blockSq, queeningSquare;
959     Color c, winnerSide, loserSide;
960     bool pathDefended, opposed;
961     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
962     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
963
964     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
965     // record how many plies are required for promotion.
966     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
967     {
968         // Skip if other side has non-pawn pieces
969         if (pos.non_pawn_material(~c))
970             continue;
971
972         b = ei.pi->passed_pawns(c);
973
974         while (b)
975         {
976             s = pop_1st_bit(&b);
977             queeningSquare = relative_square(c, make_square(file_of(s), RANK_8));
978             queeningPath = squares_in_front_of(c, s);
979
980             // Compute plies to queening and check direct advancement
981             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
982             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
983             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & queeningPath) == queeningPath);
984
985             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
986                 continue;
987
988             // Opponent king cannot block because path is defended and position
989             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
990             assert(!pos.in_check());
991             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
992
993             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
994             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
995
996             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
997                 continue;
998
999             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
1000             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
1001         }
1002     }
1003
1004     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
1005     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
1006     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
1007         return SCORE_ZERO;
1008
1009     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
1010     loserSide = ~winnerSide;
1011
1012     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
1013     b = candidates = pos.pieces(PAWN, loserSide);
1014
1015     while (b)
1016     {
1017         s = pop_1st_bit(&b);
1018
1019         // Compute plies from queening
1020         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(file_of(s), RANK_8));
1021         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1022         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1023
1024         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
1025         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
1026             || (squares_in_front_of(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, loserSide)))
1027             candidates ^= s;
1028     }
1029
1030     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
1031     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
1032         return SCORE_ZERO;
1033
1034     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
1035     b = candidates;
1036
1037     while (b)
1038     {
1039         s = pop_1st_bit(&b);
1040         sacptg = blockersCount = 0;
1041         minKingDist = kingptg = 256;
1042
1043         // Compute plies from queening
1044         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(file_of(s), RANK_8));
1045         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1046         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1047
1048         // Generate list of blocking pawns and supporters
1049         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
1050         opposed = squares_in_front_of(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
1051         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
1052
1053         assert(blockers);
1054
1055         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
1056         while (blockers)
1057         {
1058             blockSq = pop_1st_bit(&blockers);
1059             movesToGo = 256;
1060
1061             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1062             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1063             if (!opposed)
1064             {
1065                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
1066
1067                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1068                 {
1069                     d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1070                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1071                 }
1072             }
1073
1074             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1075             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1076
1077             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1078             {
1079                 d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1080                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1081             }
1082
1083             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1084             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1085             if (movesToGo <= 0)
1086                 continue;
1087
1088             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1089             sacptg += movesToGo * 2;
1090             blockersCount++;
1091
1092             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1093             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1094             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1095             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1096         }
1097
1098         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1099         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1100             return SCORE_ZERO;
1101
1102         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1103         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1104             return SCORE_ZERO;
1105     }
1106
1107     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1108     Score score = make_score(0, (Value) 0x500 - 0x20 * pliesToQueen[winnerSide]);
1109     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1110   }
1111
1112
1113   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1114   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1115   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1116   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1117   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1118   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1119   template<Color Us>
1120   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1121
1122     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1123
1124     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1125     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1126     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1127     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1128                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
1129                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1130                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1131
1132     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1133     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
1134     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1135     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1136
1137     return popcount<Max15>(safe) + popcount<Max15>(behind & safe);
1138   }
1139
1140
1141   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
1142
1143   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
1144     return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
1145                       (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
1146   }
1147
1148
1149   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
1150   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1151
1152   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1153
1154     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1155     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1156     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1157
1158     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1159     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1160     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1161   }
1162
1163
1164   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1165   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1166
1167   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1168
1169     // Scale option value from 100 to 256
1170     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1171     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1172
1173     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1174   }
1175
1176
1177   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1178   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1179
1180   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMidgame); }
1181
1182   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1183
1184     TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1185     TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1186   }
1187
1188
1189   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1190   // values of a single evaluation term.
1191
1192   void trace_row(const char* name, int idx) {
1193
1194     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1195     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1196
1197     switch (idx) {
1198     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1199         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1200                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1201                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1202         break;
1203     default:
1204         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1205                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1206                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1207                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1208                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1209                     << std::showpos
1210                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1211                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1212     }
1213   }
1214 }