2cb9979d295a863900c13bca115404251e0cafd9
[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     Material::Entry* mi;
40     Pawns::Entry* 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[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB];
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[COLOR_NB];
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[COLOR_NB];
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[COLOR_NB];
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[COLOR_NB];
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 };
79   Score Weights[3];
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)
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[][SQUARE_NB] = {
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[][PIECE_TYPE_NB] = {
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( 0, 22), 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   // CLOP now likes 85, 31 - try next
154   const Score BishopPinBonus = make_score(34, 17);
155
156   // Bonus for having the side to move (modified by Joona Kiiski)
157   const Score Tempo = make_score(24, 11);
158
159   // Rooks and queens on the 7th rank
160   const Score RookOn7thBonus  = make_score(3, 20);
161   const Score QueenOn7thBonus = make_score(1,  8);
162
163   // Rooks and queens attacking pawns on the same rank
164   const Score RookOnPawnBonus  = make_score(3, 48);
165   const Score QueenOnPawnBonus = make_score(1, 40);
166
167   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
168   const Score RookOpenFileBonus     = make_score(43, 21);
169   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 10);
170
171   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
172   // right to castle.
173   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
174
175   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
176   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
177   // happen in Chess960 games.
178   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(100, 100);
179
180   // Penalty for an undefended bishop or knight
181   const Score UndefendedMinorPenalty = make_score(25, 10);
182
183   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
184   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
185   // based on how many squares inside this area are safe and available for
186   // friendly minor pieces.
187   const Bitboard SpaceMask[] = {
188     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
189     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
190     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
191     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
192     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
193     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
194   };
195
196   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
197   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
198   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
199   // is used as an index to KingDangerTable[].
200   //
201   // King safety evaluation is asymmetrical and different for us (root color)
202   // and for our opponent. These values are used to init KingDangerTable.
203   const int KingDangerWeights[] = { 259, 247 };
204
205   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
206   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
207
208   // Bonuses for enemy's safe checks
209   const int QueenContactCheckBonus = 6;
210   const int RookContactCheckBonus  = 4;
211   const int QueenCheckBonus        = 3;
212   const int RookCheckBonus         = 2;
213   const int BishopCheckBonus       = 1;
214   const int KnightCheckBonus       = 1;
215
216   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
217   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
218   const int InitKingDanger[] = {
219      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
220      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
221      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
222     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
223     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
224     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
225     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
226     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
227   };
228
229   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
230   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
231   Score KingDangerTable[COLOR_NB][128];
232
233   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
234   // evaluation terms, used when tracing.
235   Score TracedScores[COLOR_NB][16];
236   std::stringstream TraceStream;
237
238   enum TracedType {
239     PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
240     PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
241   };
242
243   // Function prototypes
244   template<bool Trace>
245   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
246
247   template<Color Us>
248   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
249
250   template<Color Us, bool Trace>
251   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
252
253   template<Color Us, bool Trace>
254   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
255
256   template<Color Us>
257   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
258
259   template<Color Us>
260   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
261
262   template<Color Us>
263   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
264
265   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
266
267   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
268   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
269   double to_cp(Value v);
270   void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
271   void trace_row(const char* name, int idx);
272 }
273
274
275 namespace Eval {
276
277   /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
278   /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
279   /// between them based on the remaining material.
280
281   Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
282     return do_evaluate<false>(pos, margin);
283   }
284
285
286   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
287   /// and setup king tables.
288
289   void init() {
290
291     Weights[Mobility]    = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
292     Weights[PassedPawns] = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
293     Weights[Space]       = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
294
295     int KingDanger[] = { KingDangerWeights[0], KingDangerWeights[1] };
296
297     // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety.
298     // We do so by replacing both KingDanger weights by their average.
299     if (Options["UCI_AnalyseMode"])
300         KingDanger[0] = KingDanger[1] = (KingDanger[0] + KingDanger[1]) / 2;
301
302     const int MaxSlope = 30;
303     const int Peak = 1280;
304
305     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
306     {
307         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
308
309         KingDangerTable[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), make_score(KingDanger[0], 0));
310         KingDangerTable[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), make_score(KingDanger[1], 0));
311     }
312   }
313
314
315   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
316   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
317   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
318
319   std::string trace(const Position& pos) {
320
321     Value margin;
322     std::string totals;
323
324     Search::RootColor = pos.side_to_move();
325
326     TraceStream.str("");
327     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
328     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
329
330     do_evaluate<true>(pos, margin);
331
332     totals = TraceStream.str();
333     TraceStream.str("");
334
335     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
336                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
337                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
338
339     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
340     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
341     trace_row("Pawns", PAWN);
342     trace_row("Knights", KNIGHT);
343     trace_row("Bishops", BISHOP);
344     trace_row("Rooks", ROOK);
345     trace_row("Queens", QUEEN);
346     trace_row("Mobility", MOBILITY);
347     trace_row("King safety", KING);
348     trace_row("Threats", THREAT);
349     trace_row("Passed pawns", PASSED);
350     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
351     trace_row("Space", SPACE);
352
353     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
354     trace_row("Total", TOTAL);
355     TraceStream << totals;
356
357     return TraceStream.str();
358   }
359
360 } // namespace Eval
361
362
363 namespace {
364
365 template<bool Trace>
366 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
367
368   assert(!pos.checkers());
369
370   EvalInfo ei;
371   Value margins[COLOR_NB];
372   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
373   Thread* th = pos.this_thread();
374
375   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
376   // that typically is used by the search for pruning decisions.
377   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
378
379   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
380   // in the position object (material + piece square tables) and adding
381   // Tempo bonus. Score is computed from the point of view of white.
382   score = pos.psq_score() + (pos.side_to_move() == WHITE ? Tempo : -Tempo);
383
384   // Probe the material hash table
385   ei.mi = Material::probe(pos, th->materialTable, th->endgames);
386   score += ei.mi->material_value();
387
388   // If we have a specialized evaluation function for the current material
389   // configuration, call it and return.
390   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
391   {
392       margin = VALUE_ZERO;
393       return ei.mi->evaluate(pos);
394   }
395
396   // Probe the pawn hash table
397   ei.pi = Pawns::probe(pos, th->pawnsTable);
398   score += ei.pi->pawns_value();
399
400   // Initialize attack and king safety bitboards
401   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
402   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
403
404   // Evaluate pieces and mobility
405   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
406           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
407
408   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
409
410   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
411   // information when computing the king safety evaluation.
412   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
413           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
414
415   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
416   score +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
417           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
418
419   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
420   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
421           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
422
423   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
424   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
425       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
426
427   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
428   if (ei.mi->space_weight())
429   {
430       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
431       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
432   }
433
434   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
435   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
436                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
437
438   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
439   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
440   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
441       && pos.opposite_bishops()
442       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
443   {
444       // Only the two bishops ?
445       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMg
446           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMg)
447       {
448           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
449           // certainly a draw or at least two pawns.
450           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
451           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
452       }
453       else
454           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
455           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
456            sf = ScaleFactor(50);
457   }
458
459   margin = margins[pos.side_to_move()];
460   Value v = interpolate(score, ei.mi->game_phase(), sf);
461
462   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
463   if (Trace)
464   {
465       trace_add(PST, pos.psq_score());
466       trace_add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
467       trace_add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
468       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
469       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
470       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
471       trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
472       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
473       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
474       trace_add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
475       trace_add(TOTAL, score);
476       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
477                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
478                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
479                   << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
480                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
481                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
482                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
483   }
484
485   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
486 }
487
488
489   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
490   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
491
492   template<Color Us>
493   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
494
495     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
496
497     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
498     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
499
500     // Init king safety tables only if we are going to use them
501     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
502         && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMg + RookValueMg)
503     {
504         ei.kingRing[Them] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
505         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
506         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
507         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
508     } else
509         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
510   }
511
512
513   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
514
515   template<PieceType Piece, Color Us>
516   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
517
518     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
519
520     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
521
522     // Initial bonus based on square
523     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
524
525     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
526     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
527     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
528     {
529         if (   !pos.pieces(Them, KNIGHT)
530             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(Them, BISHOP)))
531             bonus += bonus + bonus / 2;
532         else
533             bonus += bonus / 2;
534     }
535     return make_score(bonus, bonus);
536   }
537
538
539   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
540
541   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
542   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
543
544     Bitboard b;
545     Square s, ksq;
546     int mob;
547     File f;
548     Score score = SCORE_ZERO;
549
550     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
551     const Square* pl = pos.piece_list(Us, Piece);
552
553     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
554
555     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
556     {
557         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
558         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
559             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
560         else if (Piece == BISHOP)
561             b = attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, QUEEN));
562         else if (Piece == ROOK)
563             b = attacks_bb<ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN));
564         else
565             assert(false);
566
567         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
568
569         if (b & ei.kingRing[Them])
570         {
571             ei.kingAttackersCount[Us]++;
572             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
573             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
574             if (bb)
575                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
576         }
577
578         mob = (Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
579                               : popcount<Full >(b & mobilityArea));
580
581         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
582
583         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
584         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
585         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
586             score -= ThreatenedByPawnPenalty[Piece];
587         else if (Piece == BISHOP && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s)) {
588              const Bitboard between = BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces();
589              if (!more_than_one(between))
590                  score += BishopPinBonus;
591         }
592
593         // Bishop and knight outposts squares
594         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
595             && !(pos.pieces(Them, PAWN) & attack_span_mask(Us, s)))
596             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
597
598         if ((Piece == ROOK || Piece == QUEEN) && relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
599         {
600             // Major piece on 7th rank
601             if (   relative_rank(Us, s) == RANK_7
602                 && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
603                 score += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
604
605             // Major piece attacking pawns on the same rank
606             Bitboard pawns = pos.pieces(Them, PAWN) & rank_bb(s);
607             if (pawns)
608                 score += (Piece == ROOK ? RookOnPawnBonus
609                                         : QueenOnPawnBonus) * popcount<Max15>(pawns);
610         }
611
612         // Special extra evaluation for bishops
613         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
614         {
615             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
616             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
617             // problem, especially when that pawn is also blocked.
618             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
619             {
620                 Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
621                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
622                 {
623                     if (!pos.is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
624                         score -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
625                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
626                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty;
627                     else
628                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
629                 }
630             }
631         }
632
633         // Special extra evaluation for rooks
634         if (Piece == ROOK)
635         {
636             // Open and half-open files
637             f = file_of(s);
638             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
639             {
640                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
641                     score += RookOpenFileBonus;
642                 else
643                     score += RookHalfOpenFileBonus;
644             }
645
646             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
647             // king has lost right to castle.
648             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
649                 continue;
650
651             ksq = pos.king_square(Us);
652
653             if (    file_of(ksq) >= FILE_E
654                 &&  file_of(s) > file_of(ksq)
655                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
656             {
657                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
658                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, file_of(ksq)))
659                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
660                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
661             }
662             else if (    file_of(ksq) <= FILE_D
663                      &&  file_of(s) < file_of(ksq)
664                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
665             {
666                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
667                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, file_of(ksq)))
668                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
669                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
670             }
671         }
672     }
673
674     if (Trace)
675         TracedScores[Us][Piece] = score;
676
677     return score;
678   }
679
680
681   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
682   // and the type of attacked one.
683
684   template<Color Us>
685   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
686
687     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
688
689     Bitboard b, undefendedMinors, weakEnemies;
690     Score score = SCORE_ZERO;
691
692     // Undefended minors get penalized even if not under attack
693     undefendedMinors =  pos.pieces(Them)
694                       & (pos.pieces(BISHOP) | pos.pieces(KNIGHT))
695                       & ~ei.attackedBy[Them][0];
696
697     if (undefendedMinors)
698         score += UndefendedMinorPenalty;
699
700     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
701     weakEnemies =  pos.pieces(Them)
702                  & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
703                  & ei.attackedBy[Us][0];
704
705     if (!weakEnemies)
706         return score;
707
708     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
709     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
710     // considered because are already handled in king evaluation.
711     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
712     {
713         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
714         if (b)
715             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
716                 if (b & pos.pieces(pt2))
717                     score += ThreatBonus[pt1][pt2];
718     }
719     return score;
720   }
721
722
723   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
724   // pieces of a given color.
725
726   template<Color Us, bool Trace>
727   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
728
729     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
730
731     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
732
733     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
734     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us));
735
736     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
737     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
738     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
739     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
740
741     // Sum up all attacked squares
742     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
743                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
744                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
745     return score;
746   }
747
748
749   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
750
751   template<Color Us, bool Trace>
752   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
753
754     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
755
756     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
757     int attackUnits;
758     const Square ksq = pos.king_square(Us);
759
760     // King shelter and enemy pawns storm
761     Score score = ei.pi->king_safety<Us>(pos, ksq);
762
763     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
764     // from optimally tuned.
765     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
766         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
767     {
768         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
769         // apart from the king itself
770         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
771         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
772                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
773                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
774
775         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
776         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
777         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
778         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
779         // king, and the quality of the pawn shelter.
780         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
781                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
782                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
783                      - mg_value(score) / 32;
784
785         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
786         // squares around the king attacked by enemy queen...
787         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
788         if (b)
789         {
790             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
791             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
792                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
793             if (b)
794                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
795                               * popcount<Max15>(b)
796                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
797         }
798
799         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
800         // squares around the king attacked by enemy rooks...
801         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
802
803         // Consider only squares where the enemy rook gives check
804         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
805
806         if (b)
807         {
808             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
809             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
810                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
811             if (b)
812                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
813                               * popcount<Max15>(b)
814                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
815         }
816
817         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
818         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
819
820         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
821         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
822
823         // Enemy queen safe checks
824         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
825         if (b)
826             attackUnits += QueenCheckBonus * popcount<Max15>(b);
827
828         // Enemy rooks safe checks
829         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
830         if (b)
831             attackUnits += RookCheckBonus * popcount<Max15>(b);
832
833         // Enemy bishops safe checks
834         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
835         if (b)
836             attackUnits += BishopCheckBonus * popcount<Max15>(b);
837
838         // Enemy knights safe checks
839         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
840         if (b)
841             attackUnits += KnightCheckBonus * popcount<Max15>(b);
842
843         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
844         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
845
846         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
847         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
848         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
849         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
850         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
851         score -= KingDangerTable[Us == Search::RootColor][attackUnits];
852         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us == Search::RootColor][attackUnits]);
853     }
854
855     if (Trace)
856         TracedScores[Us][KING] = score;
857
858     return score;
859   }
860
861
862   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
863
864   template<Color Us>
865   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
866
867     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
868
869     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
870     Score score = SCORE_ZERO;
871
872     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
873
874     if (!b)
875         return SCORE_ZERO;
876
877     do {
878         Square s = pop_lsb(&b);
879
880         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
881
882         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
883         int rr = r * (r - 1);
884
885         // Base bonus based on rank
886         Value mbonus = Value(20 * rr);
887         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
888
889         if (rr)
890         {
891             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
892
893             // Adjust bonus based on kings proximity
894             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
895             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
896
897             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
898             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
899                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
900
901             // If the pawn is free to advance, increase bonus
902             if (pos.is_empty(blockSq))
903             {
904                 squaresToQueen = forward_bb(Us, s);
905                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
906
907                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
908                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
909                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
910                 if (   (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
911                     && (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
912                     unsafeSquares = squaresToQueen;
913                 else
914                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces(Them));
915
916                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
917                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
918                 if (!unsafeSquares)
919                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
920                 else
921                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
922                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
923                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
924                     // if no, somewhat smaller bonus.
925                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
926             }
927         } // rr != 0
928
929         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
930         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
931         supportingPawns = pos.pieces(Us, PAWN) & adjacent_files_bb(file_of(s));
932         if (supportingPawns & rank_bb(s))
933             ebonus += Value(r * 20);
934
935         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
936             ebonus += Value(r * 12);
937
938         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
939         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
940         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
941         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
942         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
943         // value if the other side has a rook or queen.
944         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
945         {
946             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMg)
947                 ebonus += ebonus / 4;
948             else if (pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
949                 ebonus -= ebonus / 4;
950         }
951         score += make_score(mbonus, ebonus);
952
953     } while (b);
954
955     // Add the scores to the middle game and endgame eval
956     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
957   }
958
959
960   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
961   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
962
963   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
964
965     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
966     Square s, blockSq, queeningSquare;
967     Color c, winnerSide, loserSide;
968     bool pathDefended, opposed;
969     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
970     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
971
972     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
973     // record how many plies are required for promotion.
974     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
975     {
976         // Skip if other side has non-pawn pieces
977         if (pos.non_pawn_material(~c))
978             continue;
979
980         b = ei.pi->passed_pawns(c);
981
982         while (b)
983         {
984             s = pop_lsb(&b);
985             queeningSquare = relative_square(c, file_of(s) | RANK_8);
986             queeningPath = forward_bb(c, s);
987
988             // Compute plies to queening and check direct advancement
989             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
990             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
991             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & queeningPath) == queeningPath);
992
993             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
994                 continue;
995
996             // Opponent king cannot block because path is defended and position
997             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
998             assert(!pos.checkers());
999             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
1000
1001             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
1002             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
1003
1004             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
1005                 continue;
1006
1007             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
1008             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
1009         }
1010     }
1011
1012     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
1013     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
1014     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
1015         return SCORE_ZERO;
1016
1017     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
1018     loserSide = ~winnerSide;
1019
1020     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
1021     b = candidates = pos.pieces(loserSide, PAWN);
1022
1023     while (b)
1024     {
1025         s = pop_lsb(&b);
1026
1027         // Compute plies from queening
1028         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
1029         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1030         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1031
1032         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
1033         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
1034             || (forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(loserSide, PAWN)))
1035             candidates ^= s;
1036     }
1037
1038     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
1039     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
1040         return SCORE_ZERO;
1041
1042     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
1043     b = candidates;
1044
1045     while (b)
1046     {
1047         s = pop_lsb(&b);
1048         sacptg = blockersCount = 0;
1049         minKingDist = kingptg = 256;
1050
1051         // Compute plies from queening
1052         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
1053         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1054         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1055
1056         // Generate list of blocking pawns and supporters
1057         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
1058         opposed = forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1059         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1060
1061         assert(blockers);
1062
1063         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
1064         while (blockers)
1065         {
1066             blockSq = pop_lsb(&blockers);
1067             movesToGo = 256;
1068
1069             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1070             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1071             if (!opposed)
1072             {
1073                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
1074
1075                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1076                 {
1077                     d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1078                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1079                 }
1080             }
1081
1082             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1083             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1084
1085             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1086             {
1087                 d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1088                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1089             }
1090
1091             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1092             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1093             if (movesToGo <= 0)
1094                 continue;
1095
1096             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1097             sacptg += movesToGo * 2;
1098             blockersCount++;
1099
1100             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1101             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1102             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1103             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1104         }
1105
1106         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1107         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1108             return SCORE_ZERO;
1109
1110         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1111         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1112             return SCORE_ZERO;
1113     }
1114
1115     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1116     Score score = make_score(0, (Value) 1280 - 32 * pliesToQueen[winnerSide]);
1117     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1118   }
1119
1120
1121   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1122   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1123   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1124   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1125   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1126   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1127   template<Color Us>
1128   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1129
1130     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1131
1132     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1133     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1134     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1135     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1136                    & ~pos.pieces(Us, PAWN)
1137                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1138                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1139
1140     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1141     Bitboard behind = pos.pieces(Us, PAWN);
1142     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1143     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1144
1145     // Since SpaceMask[Us] is fully on our half of the board
1146     assert(unsigned(safe >> (Us == WHITE ? 32 : 0)) == 0);
1147
1148     // Count safe + (behind & safe) with a single popcount
1149     return popcount<Full>((Us == WHITE ? safe << 32 : safe >> 32) | (behind & safe));
1150   }
1151
1152
1153   // interpolate() interpolates between a middle game and an endgame score,
1154   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1155
1156   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1157
1158     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1159     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1160     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1161
1162     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1163     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1164     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1165   }
1166
1167
1168   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1169   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1170
1171   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1172
1173     // Scale option value from 100 to 256
1174     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1175     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1176
1177     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1178   }
1179
1180
1181   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1182   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1183
1184   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMg); }
1185
1186   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1187
1188     TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1189     TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1190   }
1191
1192
1193   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1194   // values of a single evaluation term.
1195
1196   void trace_row(const char* name, int idx) {
1197
1198     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1199     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1200
1201     switch (idx) {
1202     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1203         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1204                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1205                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1206         break;
1207     default:
1208         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1209                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1210                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1211                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1212                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1213                     << std::showpos
1214                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1215                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1216     }
1217   }
1218 }