40c98a982d897af633ef4f8315f771f8d7229bbc
[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     MaterialEntry* mi;
40     PawnEntry* 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, 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[][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   // Bonus for having the side to move (modified by Joona Kiiski)
154   const Score Tempo = make_score(24, 11);
155
156   // Rooks and queens on the 7th rank
157   const Score RookOn7thBonus  = make_score(3, 20);
158   const Score QueenOn7thBonus = make_score(1,  8);
159
160   // Rooks and queens attacking pawns on the same rank
161   const Score RookOnPawnBonus  = make_score(3, 48);
162   const Score QueenOnPawnBonus = make_score(1, 40);
163
164   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
165   const Score RookOpenFileBonus     = make_score(43, 21);
166   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 10);
167
168   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
169   // right to castle.
170   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
171
172   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
173   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
174   // happen in Chess960 games.
175   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(100, 100);
176
177   // Penalty for an undefended bishop or knight
178   const Score UndefendedMinorPenalty = make_score(25, 10);
179
180   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
181   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
182   // based on how many squares inside this area are safe and available for
183   // friendly minor pieces.
184   const Bitboard SpaceMask[] = {
185     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
186     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
187     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
188     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
189     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
190     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
191   };
192
193   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
194   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
195   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
196   // is used as an index to KingDangerTable[].
197   //
198   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
199   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
200
201   // Bonuses for enemy's safe checks
202   const int QueenContactCheckBonus = 6;
203   const int RookContactCheckBonus  = 4;
204   const int QueenCheckBonus        = 3;
205   const int RookCheckBonus         = 2;
206   const int BishopCheckBonus       = 1;
207   const int KnightCheckBonus       = 1;
208
209   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
210   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
211   const int InitKingDanger[] = {
212      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
213      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
214      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
215     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
216     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
217     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
218     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
219     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
220   };
221
222   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
223   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
224   Score KingDangerTable[COLOR_NB][128];
225
226   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
227   // evaluation terms, used when tracing.
228   Score TracedScores[COLOR_NB][16];
229   std::stringstream TraceStream;
230
231   enum TracedType {
232     PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
233     PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
234   };
235
236   // Function prototypes
237   template<bool Trace>
238   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
239
240   template<Color Us>
241   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
242
243   template<Color Us, bool Trace>
244   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
245
246   template<Color Us, bool Trace>
247   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
248
249   template<Color Us>
250   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
251
252   template<Color Us>
253   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
254
255   template<Color Us>
256   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
257
258   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
259
260   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
261   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
262   double to_cp(Value v);
263   void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
264   void trace_row(const char* name, int idx);
265 }
266
267
268 namespace Eval {
269
270   /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
271   /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
272   /// between them based on the remaining material.
273
274   Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
275     return do_evaluate<false>(pos, margin);
276   }
277
278
279   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
280   /// and setup king tables.
281
282   void init() {
283
284     Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
285     Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
286     Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
287     Weights[KingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
288     Weights[KingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
289
290     // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
291     // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
292     // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We
293     // do this by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem]
294     // by their average.
295     if (Options["UCI_AnalyseMode"])
296         Weights[KingDangerUs] = Weights[KingDangerThem] = (Weights[KingDangerUs] + Weights[KingDangerThem]) / 2;
297
298     const int MaxSlope = 30;
299     const int Peak = 1280;
300
301     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
302     {
303         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
304
305         KingDangerTable[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerUs]);
306         KingDangerTable[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerThem]);
307     }
308   }
309
310
311   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
312   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
313   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
314
315   std::string trace(const Position& pos) {
316
317     Value margin;
318     std::string totals;
319
320     Search::RootColor = pos.side_to_move();
321
322     TraceStream.str("");
323     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
324     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
325
326     do_evaluate<true>(pos, margin);
327
328     totals = TraceStream.str();
329     TraceStream.str("");
330
331     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
332                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
333                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
334
335     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
336     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
337     trace_row("Pawns", PAWN);
338     trace_row("Knights", KNIGHT);
339     trace_row("Bishops", BISHOP);
340     trace_row("Rooks", ROOK);
341     trace_row("Queens", QUEEN);
342     trace_row("Mobility", MOBILITY);
343     trace_row("King safety", KING);
344     trace_row("Threats", THREAT);
345     trace_row("Passed pawns", PASSED);
346     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
347     trace_row("Space", SPACE);
348
349     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
350     trace_row("Total", TOTAL);
351     TraceStream << totals;
352
353     return TraceStream.str();
354   }
355
356 } // namespace Eval
357
358
359 namespace {
360
361 template<bool Trace>
362 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
363
364   assert(!pos.in_check());
365
366   EvalInfo ei;
367   Value margins[COLOR_NB];
368   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
369
370   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
371   // that typically is used by the search for pruning decisions.
372   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
373
374   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
375   // in the position object (material + piece square tables) and adding
376   // Tempo bonus. Score is computed from the point of view of white.
377   score = pos.psq_score() + (pos.side_to_move() == WHITE ? Tempo : -Tempo);
378
379   // Probe the material hash table
380   ei.mi = pos.this_thread()->materialTable.probe(pos);
381   score += ei.mi->material_value();
382
383   // If we have a specialized evaluation function for the current material
384   // configuration, call it and return.
385   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
386   {
387       margin = VALUE_ZERO;
388       return ei.mi->evaluate(pos);
389   }
390
391   // Probe the pawn hash table
392   ei.pi = pos.this_thread()->pawnTable.probe(pos);
393   score += ei.pi->pawns_value();
394
395   // Initialize attack and king safety bitboards
396   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
397   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
398
399   // Evaluate pieces and mobility
400   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
401           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
402
403   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
404
405   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
406   // information when computing the king safety evaluation.
407   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
408           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
409
410   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
411   score +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
412           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
413
414   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
415   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
416           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
417
418   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
419   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
420       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
421
422   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
423   if (ei.mi->space_weight())
424   {
425       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
426       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
427   }
428
429   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
430   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
431                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
432
433   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
434   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
435   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
436       && pos.opposite_bishops()
437       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
438   {
439       // Only the two bishops ?
440       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMg
441           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMg)
442       {
443           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
444           // certainly a draw or at least two pawns.
445           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
446           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
447       }
448       else
449           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
450           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
451            sf = ScaleFactor(50);
452   }
453
454   margin = margins[pos.side_to_move()];
455   Value v = interpolate(score, ei.mi->game_phase(), sf);
456
457   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
458   if (Trace)
459   {
460       trace_add(PST, pos.psq_score());
461       trace_add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
462       trace_add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
463       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
464       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
465       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
466       trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
467       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
468       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
469       trace_add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
470       trace_add(TOTAL, score);
471       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
472                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
473                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
474                   << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
475                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
476                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
477                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
478   }
479
480   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
481 }
482
483
484   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
485   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
486
487   template<Color Us>
488   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
489
490     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
491
492     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
493     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
494
495     // Init king safety tables only if we are going to use them
496     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
497         && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMg + RookValueMg)
498     {
499         ei.kingRing[Them] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
500         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
501         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
502         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
503     } else
504         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
505   }
506
507
508   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
509
510   template<PieceType Piece, Color Us>
511   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
512
513     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
514
515     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
516
517     // Initial bonus based on square
518     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
519
520     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
521     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
522     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
523     {
524         if (   !pos.pieces(Them, KNIGHT)
525             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(Them, BISHOP)))
526             bonus += bonus + bonus / 2;
527         else
528             bonus += bonus / 2;
529     }
530     return make_score(bonus, bonus);
531   }
532
533
534   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
535
536   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
537   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
538
539     Bitboard b;
540     Square s, ksq;
541     int mob;
542     File f;
543     Score score = SCORE_ZERO;
544
545     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
546     const Square* pl = pos.piece_list(Us, Piece);
547
548     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
549
550     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
551     {
552         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
553         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
554             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
555         else if (Piece == BISHOP)
556             b = attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, QUEEN));
557         else if (Piece == ROOK)
558             b = attacks_bb<ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN));
559         else
560             assert(false);
561
562         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
563
564         if (b & ei.kingRing[Them])
565         {
566             ei.kingAttackersCount[Us]++;
567             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
568             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
569             if (bb)
570                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
571         }
572
573         mob = (Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
574                               : popcount<Full >(b & mobilityArea));
575
576         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
577
578         // Add a bonus if a slider is pinning an enemy piece
579         if (   (Piece == BISHOP || Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
580             && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s))
581         {
582             b = BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces();
583
584             assert(b);
585
586             if (!more_than_one(b) && (b & pos.pieces(Them)))
587                 score += ThreatBonus[Piece][type_of(pos.piece_on(lsb(b)))];
588         }
589
590         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
591         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
592         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
593             score -= ThreatenedByPawnPenalty[Piece];
594
595         // Bishop and knight outposts squares
596         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
597             && !(pos.pieces(Them, PAWN) & attack_span_mask(Us, s)))
598             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
599
600         if ((Piece == ROOK || Piece == QUEEN) && relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
601         {
602             // Major piece on 7th rank
603             if (   relative_rank(Us, s) == RANK_7
604                 && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
605                 score += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
606
607             // Major piece attacking pawns on the same rank
608             Bitboard pawns = pos.pieces(Them, PAWN) & rank_bb(s);
609             if (pawns)
610                 score += (Piece == ROOK ? RookOnPawnBonus
611                                         : QueenOnPawnBonus) * popcount<Max15>(pawns);
612         }
613
614         // Special extra evaluation for bishops
615         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
616         {
617             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
618             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
619             // problem, especially when that pawn is also blocked.
620             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
621             {
622                 Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
623                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
624                 {
625                     if (!pos.is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
626                         score -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
627                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
628                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty;
629                     else
630                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
631                 }
632             }
633         }
634
635         // Special extra evaluation for rooks
636         if (Piece == ROOK)
637         {
638             // Open and half-open files
639             f = file_of(s);
640             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
641             {
642                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
643                     score += RookOpenFileBonus;
644                 else
645                     score += RookHalfOpenFileBonus;
646             }
647
648             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
649             // king has lost right to castle.
650             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
651                 continue;
652
653             ksq = pos.king_square(Us);
654
655             if (    file_of(ksq) >= FILE_E
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_right(Us, file_of(ksq)))
661                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
662                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
663             }
664             else if (    file_of(ksq) <= FILE_D
665                      &&  file_of(s) < file_of(ksq)
666                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
667             {
668                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
669                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, file_of(ksq)))
670                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
671                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
672             }
673         }
674     }
675
676     if (Trace)
677         TracedScores[Us][Piece] = score;
678
679     return score;
680   }
681
682
683   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
684   // and the type of attacked one.
685
686   template<Color Us>
687   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
688
689     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
690
691     Bitboard b, undefendedMinors, weakEnemies;
692     Score score = SCORE_ZERO;
693
694     // Undefended minors get penalized even if not under attack
695     undefendedMinors =  pos.pieces(Them)
696                       & (pos.pieces(BISHOP) | pos.pieces(KNIGHT))
697                       & ~ei.attackedBy[Them][0];
698
699     if (undefendedMinors)
700         score += more_than_one(undefendedMinors) ? UndefendedMinorPenalty * 2
701                                                  : UndefendedMinorPenalty;
702
703     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
704     weakEnemies =  pos.pieces(Them)
705                  & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
706                  & ei.attackedBy[Us][0];
707
708     if (!weakEnemies)
709         return score;
710
711     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
712     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
713     // considered because are already handled in king evaluation.
714     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
715     {
716         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
717         if (b)
718             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
719                 if (b & pos.pieces(pt2))
720                     score += ThreatBonus[pt1][pt2];
721     }
722     return score;
723   }
724
725
726   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
727   // pieces of a given color.
728
729   template<Color Us, bool Trace>
730   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
731
732     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
733
734     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
735
736     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
737     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us));
738
739     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
740     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
741     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
742     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
743
744     // Sum up all attacked squares
745     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
746                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
747                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
748     return score;
749   }
750
751
752   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
753
754   template<Color Us, bool Trace>
755   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
756
757     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
758
759     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
760     int attackUnits;
761     const Square ksq = pos.king_square(Us);
762
763     // King shelter and enemy pawns storm
764     Score score = ei.pi->king_safety<Us>(pos, ksq);
765
766     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
767     // from optimally tuned.
768     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
769         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
770     {
771         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
772         // apart from the king itself
773         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
774         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
775                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
776                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
777
778         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
779         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
780         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
781         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
782         // king, and the quality of the pawn shelter.
783         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
784                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
785                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
786                      - mg_value(score) / 32;
787
788         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
789         // squares around the king attacked by enemy queen...
790         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
791         if (b)
792         {
793             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
794             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
795                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
796             if (b)
797                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
798                               * popcount<Max15>(b)
799                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
800         }
801
802         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
803         // squares around the king attacked by enemy rooks...
804         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
805
806         // Consider only squares where the enemy rook gives check
807         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
808
809         if (b)
810         {
811             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
812             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
813                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
814             if (b)
815                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
816                               * popcount<Max15>(b)
817                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
818         }
819
820         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
821         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
822
823         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
824         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
825
826         // Enemy queen safe checks
827         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
828         if (b)
829             attackUnits += QueenCheckBonus * popcount<Max15>(b);
830
831         // Enemy rooks safe checks
832         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
833         if (b)
834             attackUnits += RookCheckBonus * popcount<Max15>(b);
835
836         // Enemy bishops safe checks
837         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
838         if (b)
839             attackUnits += BishopCheckBonus * popcount<Max15>(b);
840
841         // Enemy knights safe checks
842         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
843         if (b)
844             attackUnits += KnightCheckBonus * popcount<Max15>(b);
845
846         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
847         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
848
849         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
850         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
851         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
852         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
853         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
854         score -= KingDangerTable[Us == Search::RootColor][attackUnits];
855         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us == Search::RootColor][attackUnits]);
856     }
857
858     if (Trace)
859         TracedScores[Us][KING] = score;
860
861     return score;
862   }
863
864
865   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
866
867   template<Color Us>
868   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
869
870     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
871
872     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
873     Score score = SCORE_ZERO;
874
875     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
876
877     if (!b)
878         return SCORE_ZERO;
879
880     do {
881         Square s = pop_lsb(&b);
882
883         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
884
885         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
886         int rr = r * (r - 1);
887
888         // Base bonus based on rank
889         Value mbonus = Value(20 * rr);
890         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
891
892         if (rr)
893         {
894             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
895
896             // Adjust bonus based on kings proximity
897             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
898             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
899
900             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
901             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
902                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
903
904             // If the pawn is free to advance, increase bonus
905             if (pos.is_empty(blockSq))
906             {
907                 squaresToQueen = forward_bb(Us, s);
908                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
909
910                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
911                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
912                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
913                 if (   (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
914                     && (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
915                     unsafeSquares = squaresToQueen;
916                 else
917                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces(Them));
918
919                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
920                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
921                 if (!unsafeSquares)
922                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
923                 else
924                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
925                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
926                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
927                     // if no, somewhat smaller bonus.
928                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
929             }
930         } // rr != 0
931
932         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
933         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
934         supportingPawns = pos.pieces(Us, PAWN) & adjacent_files_bb(file_of(s));
935         if (supportingPawns & rank_bb(s))
936             ebonus += Value(r * 20);
937
938         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
939             ebonus += Value(r * 12);
940
941         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
942         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
943         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
944         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
945         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
946         // value if the other side has a rook or queen.
947         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
948         {
949             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMg)
950                 ebonus += ebonus / 4;
951             else if (pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
952                 ebonus -= ebonus / 4;
953         }
954         score += make_score(mbonus, ebonus);
955
956     } while (b);
957
958     // Add the scores to the middle game and endgame eval
959     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
960   }
961
962
963   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
964   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
965
966   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
967
968     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
969     Square s, blockSq, queeningSquare;
970     Color c, winnerSide, loserSide;
971     bool pathDefended, opposed;
972     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
973     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
974
975     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
976     // record how many plies are required for promotion.
977     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
978     {
979         // Skip if other side has non-pawn pieces
980         if (pos.non_pawn_material(~c))
981             continue;
982
983         b = ei.pi->passed_pawns(c);
984
985         while (b)
986         {
987             s = pop_lsb(&b);
988             queeningSquare = relative_square(c, file_of(s) | RANK_8);
989             queeningPath = forward_bb(c, s);
990
991             // Compute plies to queening and check direct advancement
992             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
993             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
994             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & queeningPath) == queeningPath);
995
996             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
997                 continue;
998
999             // Opponent king cannot block because path is defended and position
1000             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
1001             assert(!pos.in_check());
1002             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
1003
1004             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
1005             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
1006
1007             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
1008                 continue;
1009
1010             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
1011             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
1012         }
1013     }
1014
1015     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
1016     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
1017     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
1018         return SCORE_ZERO;
1019
1020     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
1021     loserSide = ~winnerSide;
1022
1023     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
1024     b = candidates = pos.pieces(loserSide, PAWN);
1025
1026     while (b)
1027     {
1028         s = pop_lsb(&b);
1029
1030         // Compute plies from queening
1031         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
1032         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1033         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1034
1035         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
1036         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
1037             || (forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(loserSide, PAWN)))
1038             candidates ^= s;
1039     }
1040
1041     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
1042     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
1043         return SCORE_ZERO;
1044
1045     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
1046     b = candidates;
1047
1048     while (b)
1049     {
1050         s = pop_lsb(&b);
1051         sacptg = blockersCount = 0;
1052         minKingDist = kingptg = 256;
1053
1054         // Compute plies from queening
1055         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
1056         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1057         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1058
1059         // Generate list of blocking pawns and supporters
1060         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
1061         opposed = forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1062         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1063
1064         assert(blockers);
1065
1066         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
1067         while (blockers)
1068         {
1069             blockSq = pop_lsb(&blockers);
1070             movesToGo = 256;
1071
1072             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1073             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1074             if (!opposed)
1075             {
1076                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
1077
1078                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1079                 {
1080                     d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1081                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1082                 }
1083             }
1084
1085             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1086             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1087
1088             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1089             {
1090                 d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1091                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1092             }
1093
1094             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1095             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1096             if (movesToGo <= 0)
1097                 continue;
1098
1099             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1100             sacptg += movesToGo * 2;
1101             blockersCount++;
1102
1103             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1104             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1105             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1106             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1107         }
1108
1109         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1110         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1111             return SCORE_ZERO;
1112
1113         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1114         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1115             return SCORE_ZERO;
1116     }
1117
1118     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1119     Score score = make_score(0, (Value) 1280 - 32 * pliesToQueen[winnerSide]);
1120     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1121   }
1122
1123
1124   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1125   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1126   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1127   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1128   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1129   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1130   template<Color Us>
1131   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1132
1133     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1134
1135     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1136     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1137     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1138     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1139                    & ~pos.pieces(Us, PAWN)
1140                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1141                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1142
1143     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1144     Bitboard behind = pos.pieces(Us, PAWN);
1145     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1146     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1147
1148     return popcount<Max15>(safe) + popcount<Max15>(behind & safe);
1149   }
1150
1151
1152   // interpolate() interpolates between a middle game and an endgame score,
1153   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1154
1155   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1156
1157     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1158     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1159     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1160
1161     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1162     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1163     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1164   }
1165
1166
1167   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1168   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1169
1170   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1171
1172     // Scale option value from 100 to 256
1173     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1174     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1175
1176     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1177   }
1178
1179
1180   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1181   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1182
1183   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMg); }
1184
1185   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1186
1187     TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1188     TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1189   }
1190
1191
1192   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1193   // values of a single evaluation term.
1194
1195   void trace_row(const char* name, int idx) {
1196
1197     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1198     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1199
1200     switch (idx) {
1201     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1202         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1203                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1204                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1205         break;
1206     default:
1207         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1208                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1209                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1210                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1211                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1212                     << std::showpos
1213                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1214                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1215     }
1216   }
1217 }