Simplify unstoppable pawns evaluation
[stockfish] / src / evaluate.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2013 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <iomanip>
22 #include <sstream>
23 #include <algorithm>
24
25 #include "bitcount.h"
26 #include "evaluate.h"
27 #include "material.h"
28 #include "pawns.h"
29 #include "thread.h"
30 #include "ucioption.h"
31
32 namespace {
33
34   enum ExtendedPieceType { // Used for tracing
35     PST = 8, IMBALANCE, MOBILITY, THREAT, PASSED, UNSTOPPABLE, SPACE, TOTAL
36   };
37
38   namespace Tracing {
39
40     Score scores[COLOR_NB][TOTAL + 1];
41     std::stringstream stream;
42
43     void add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
44     void row(const char* name, int idx);
45     std::string do_trace(const Position& pos);
46   }
47
48   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
49   // by the evaluation functions.
50   struct EvalInfo {
51
52     // Pointers to material and pawn hash table entries
53     Material::Entry* mi;
54     Pawns::Entry* pi;
55
56     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
57     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][ALL_PIECES]
58     // contains all squares attacked by the given color.
59     Bitboard attackedBy[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB];
60
61     // kingRing[color] is the zone around the king which is considered
62     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
63     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
64     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
65     // is on g8, kingRing[BLACK] is a bitboard containing the squares f8, h8,
66     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
67     Bitboard kingRing[COLOR_NB];
68
69     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
70     // which attack a square in the kingRing of the enemy king.
71     int kingAttackersCount[COLOR_NB];
72
73     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
74     // given color which attack a square in the kingRing of the enemy king. The
75     // weights of the individual piece types are given by the variables
76     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
77     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
78     int kingAttackersWeight[COLOR_NB];
79
80     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
81     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
82     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
83     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
84     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
85     int kingAdjacentZoneAttacksCount[COLOR_NB];
86   };
87
88   // Evaluation grain size, must be a power of 2
89   const int GrainSize = 4;
90
91   // Evaluation weights, initialized from UCI options
92   enum { Mobility, PawnStructure, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
93   Score Weights[6];
94
95   typedef Value V;
96   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
97
98   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
99   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
100   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
101   // parameters at 100, which looks prettier.
102   //
103   // Values modified by Joona Kiiski
104   const Score WeightsInternal[] = {
105       S(289, 344), S(233, 201), S(221, 273), S(46, 0), S(271, 0), S(307, 0)
106   };
107
108   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains bonuses for middle and end
109   // game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied by
110   // friendly pieces.
111   const Score MobilityBonus[][32] = {
112      {}, {},
113      { S(-35,-30), S(-22,-20), S(-9,-10), S( 3,  0), S(15, 10), S(27, 20), // Knights
114        S( 37, 28), S( 42, 31), S(44, 33) },
115      { S(-22,-27), S( -8,-13), S( 6,  1), S(20, 15), S(34, 29), S(48, 43), // Bishops
116        S( 60, 55), S( 68, 63), S(74, 68), S(77, 72), S(80, 75), S(82, 77),
117        S( 84, 79), S( 86, 81) },
118      { S(-17,-33), S(-11,-16), S(-5,  0), S( 1, 16), S( 7, 32), S(13, 48), // Rooks
119        S( 18, 64), S( 22, 80), S(26, 96), S(29,109), S(31,115), S(33,119),
120        S( 35,122), S( 36,123), S(37,124) },
121      { S(-12,-20), S( -8,-13), S(-5, -7), S(-2, -1), S( 1,  5), S( 4, 11), // Queens
122        S(  7, 17), S( 10, 23), S(13, 29), S(16, 34), S(18, 38), S(20, 40),
123        S( 22, 41), S( 23, 41), S(24, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41),
124        S( 25, 41), S( 25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41),
125        S( 25, 41), S( 25, 41), S(25, 41), S(25, 41) }
126   };
127
128   // Outpost[PieceType][Square] contains bonuses of knights and bishops, indexed
129   // by piece type and square (from white's point of view).
130   const Value Outpost[][SQUARE_NB] = {
131   {
132   //  A     B     C     D     E     F     G     H
133     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
134     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
135     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
136     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
137     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
138     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
139   {
140     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
141     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
142     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
143     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
144     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
145     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
146   };
147
148   // Threat[attacking][attacked] contains bonuses according to which piece
149   // type attacks which one.
150   const Score Threat[][PIECE_TYPE_NB] = {
151     {}, {},
152     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
153     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
154     { S(0, 0), S( 0, 22), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
155     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
156   };
157
158   // ThreatenedByPawn[PieceType] contains a penalty according to which piece
159   // type is attacked by an enemy pawn.
160   const Score ThreatenedByPawn[] = {
161     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
162   };
163
164   #undef S
165
166   const Score Tempo            = make_score(24, 11);
167   const Score BishopPin        = make_score(66, 11);
168   const Score RookOn7th        = make_score(11, 20);
169   const Score QueenOn7th       = make_score( 3,  8);
170   const Score RookOnPawn       = make_score(10, 28);
171   const Score QueenOnPawn      = make_score( 4, 20);
172   const Score RookOpenFile     = make_score(43, 21);
173   const Score RookSemiopenFile = make_score(19, 10);
174   const Score BishopPawns      = make_score( 8, 12);
175   const Score MinorBehindPawn  = make_score(16,  0);
176   const Score UndefendedMinor  = make_score(25, 10);
177   const Score TrappedRook      = make_score(90,  0);
178
179   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
180   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
181   // happen in Chess960 games.
182   const Score TrappedBishopA1H1 = make_score(50, 50);
183
184   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
185   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
186   // based on how many squares inside this area are safe and available for
187   // friendly minor pieces.
188   const Bitboard SpaceMask[] = {
189     (FileCBB | FileDBB | FileEBB | FileFBB) & (Rank2BB | Rank3BB | Rank4BB),
190     (FileCBB | FileDBB | FileEBB | FileFBB) & (Rank7BB | Rank6BB | Rank5BB)
191   };
192
193   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
194   // from the KingDanger[]. 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 KingDanger[].
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 QueenContactCheck = 6;
203   const int RookContactCheck  = 4;
204   const int QueenCheck        = 3;
205   const int RookCheck         = 2;
206   const int BishopCheck       = 1;
207   const int KnightCheck       = 1;
208
209   // KingExposed[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 KingExposed[] = {
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   // KingDanger[Color][attackUnits] contains the actual king danger weighted
223   // scores, indexed by color and by a calculated integer number.
224   Score KingDanger[COLOR_NB][128];
225
226   // Function prototypes
227   template<bool Trace>
228   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
229
230   template<Color Us>
231   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
232
233   template<Color Us, bool Trace>
234   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
235
236   template<Color Us, bool Trace>
237   Score evaluate_king(const Position& pos, const EvalInfo& ei, Value margins[]);
238
239   template<Color Us, bool Trace>
240   Score evaluate_threats(const Position& pos, const EvalInfo& ei);
241
242   template<Color Us, bool Trace>
243   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, const EvalInfo& ei);
244
245   template<Color Us>
246   int evaluate_space(const Position& pos, const EvalInfo& ei);
247
248   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, const EvalInfo& ei);
249
250   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
251   Score apply_weight(Score v, Score w);
252   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
253   double to_cp(Value v);
254 }
255
256
257 namespace Eval {
258
259   /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
260   /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
261   /// between them based on the remaining material.
262
263   Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
264     return do_evaluate<false>(pos, margin);
265   }
266
267
268   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
269   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
270   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
271   std::string trace(const Position& pos) {
272     return Tracing::do_trace(pos);
273   }
274
275
276   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
277   /// and setup king tables.
278
279   void init() {
280
281     Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Midgame)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
282     Weights[PawnStructure]  = weight_option("Pawn Structure (Midgame)", "Pawn Structure (Endgame)", WeightsInternal[PawnStructure]);
283     Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Midgame)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
284     Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
285     Weights[KingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
286     Weights[KingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
287
288     const int MaxSlope = 30;
289     const int Peak = 1280;
290
291     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
292     {
293         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
294
295         KingDanger[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerUs]);
296         KingDanger[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerThem]);
297     }
298   }
299
300 } // namespace Eval
301
302
303 namespace {
304
305 template<bool Trace>
306 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
307
308   assert(!pos.checkers());
309
310   EvalInfo ei;
311   Value margins[COLOR_NB];
312   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
313   Thread* th = pos.this_thread();
314
315   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
316   // that typically is used by the search for pruning decisions.
317   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
318
319   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
320   // in the position object (material + piece square tables) and adding
321   // Tempo bonus. Score is computed from the point of view of white.
322   score = pos.psq_score() + (pos.side_to_move() == WHITE ? Tempo : -Tempo);
323
324   // Probe the material hash table
325   ei.mi = Material::probe(pos, th->materialTable, th->endgames);
326   score += ei.mi->material_value();
327
328   // If we have a specialized evaluation function for the current material
329   // configuration, call it and return.
330   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
331   {
332       margin = VALUE_ZERO;
333       return ei.mi->evaluate(pos);
334   }
335
336   // Probe the pawn hash table
337   ei.pi = Pawns::probe(pos, th->pawnsTable);
338   score += apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]);
339
340   // Initialize attack and king safety bitboards
341   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
342   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
343
344   // Evaluate pieces and mobility
345   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
346           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
347
348   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
349
350   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
351   // information when computing the king safety evaluation.
352   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
353           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
354
355   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
356   score +=  evaluate_threats<WHITE, Trace>(pos, ei)
357           - evaluate_threats<BLACK, Trace>(pos, ei);
358
359   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
360   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE, Trace>(pos, ei)
361           - evaluate_passed_pawns<BLACK, Trace>(pos, ei);
362
363   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
364   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
365       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
366
367   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
368   if (ei.mi->space_weight())
369   {
370       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
371       score += apply_weight(s * ei.mi->space_weight(), Weights[Space]);
372   }
373
374   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
375   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
376                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
377
378   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
379   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
380   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
381       && pos.opposite_bishops()
382       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
383   {
384       // Only the two bishops ?
385       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMg
386           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMg)
387       {
388           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
389           // certainly a draw or at least two pawns.
390           bool one_pawn = (pos.count<PAWN>(WHITE) + pos.count<PAWN>(BLACK) == 1);
391           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
392       }
393       else
394           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
395           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
396            sf = ScaleFactor(50);
397   }
398
399   margin = margins[pos.side_to_move()];
400   Value v = interpolate(score, ei.mi->game_phase(), sf);
401
402   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
403   if (Trace)
404   {
405       Tracing::add(PST, pos.psq_score());
406       Tracing::add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
407       Tracing::add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
408       Tracing::add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
409       Score w = ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei);
410       Score b = ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
411       Tracing::add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
412       Tracing::add(TOTAL, score);
413       Tracing::stream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
414                       << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
415                       << "\nScaling: " << std::noshowpos
416                       << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
417                       << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
418                       << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
419                       << "Total evaluation: " << to_cp(v);
420   }
421
422   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
423 }
424
425
426   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
427   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
428
429   template<Color Us>
430   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
431
432     const Color  Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
433     const Square Down = (Us == WHITE ? DELTA_S : DELTA_N);
434
435     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
436     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
437
438     // Init king safety tables only if we are going to use them
439     if (pos.count<QUEEN>(Us) && pos.non_pawn_material(Us) > QueenValueMg + PawnValueMg)
440     {
441         ei.kingRing[Them] = b | shift_bb<Down>(b);
442         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
443         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
444         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
445     } else
446         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
447   }
448
449
450   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
451
452   template<PieceType Piece, Color Us>
453   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
454
455     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
456
457     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
458
459     // Initial bonus based on square
460     Value bonus = Outpost[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
461
462     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
463     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
464     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
465     {
466         if (   !pos.pieces(Them, KNIGHT)
467             && !(squares_of_color(s) & pos.pieces(Them, BISHOP)))
468             bonus += bonus + bonus / 2;
469         else
470             bonus += bonus / 2;
471     }
472     return make_score(bonus, bonus);
473   }
474
475
476   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
477
478   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
479   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
480
481     Bitboard b;
482     Square s;
483     Score score = SCORE_ZERO;
484
485     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
486     const Square* pl = pos.list<Piece>(Us);
487
488     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
489
490     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
491     {
492         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
493         b = Piece == BISHOP ? attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, QUEEN))
494           : Piece ==   ROOK ? attacks_bb<  ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN))
495                             : pos.attacks_from<Piece>(s);
496
497         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
498
499         if (b & ei.kingRing[Them])
500         {
501             ei.kingAttackersCount[Us]++;
502             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
503             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
504             if (bb)
505                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
506         }
507
508         int mob = Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
509                                  : popcount<Full >(b & mobilityArea);
510
511         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
512
513         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
514         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
515         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
516             score -= ThreatenedByPawn[Piece];
517
518         // Otherwise give a bonus if we are a bishop and can pin a piece or can
519         // give a discovered check through an x-ray attack.
520         else if (    Piece == BISHOP
521                  && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s)
522                  && !more_than_one(BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces()))
523                  score += BishopPin;
524
525         // Penalty for bishop with same coloured pawns
526         if (Piece == BISHOP)
527             score -= BishopPawns * ei.pi->pawns_on_same_color_squares(Us, s);
528
529         if (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
530         {
531             // Bishop and knight outposts squares
532             if (!(pos.pieces(Them, PAWN) & pawn_attack_span(Us, s)))
533                 score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
534
535             // Bishop or knight behind a pawn
536             if (    relative_rank(Us, s) < RANK_5
537                 && (pos.pieces(PAWN) & (s + pawn_push(Us))))
538                 score += MinorBehindPawn;
539         }
540
541         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
542             && relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
543         {
544             // Major piece on 7th rank and enemy king trapped on 8th
545             if (   relative_rank(Us, s) == RANK_7
546                 && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
547                 score += Piece == ROOK ? RookOn7th : QueenOn7th;
548
549             // Major piece attacking enemy pawns on the same rank/file
550             Bitboard pawns = pos.pieces(Them, PAWN) & PseudoAttacks[ROOK][s];
551             if (pawns)
552                 score += popcount<Max15>(pawns) * (Piece == ROOK ? RookOnPawn : QueenOnPawn);
553         }
554
555         // Special extra evaluation for rooks
556         if (Piece == ROOK)
557         {
558             // Give a bonus for a rook on a open or semi-open file
559             if (ei.pi->semiopen(Us, file_of(s)))
560                 score += ei.pi->semiopen(Them, file_of(s)) ? RookOpenFile : RookSemiopenFile;
561
562             if (mob > 3 || ei.pi->semiopen(Us, file_of(s)))
563                 continue;
564
565             Square ksq = pos.king_square(Us);
566
567             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
568             // king has lost right to castle.
569             if (   ((file_of(ksq) < FILE_E) == (file_of(s) < file_of(ksq)))
570                 && (rank_of(ksq) == rank_of(s) || relative_rank(Us, ksq) == RANK_1)
571                 && !ei.pi->semiopen_on_side(Us, file_of(ksq), file_of(ksq) < FILE_E))
572                 score -= (TrappedRook - make_score(mob * 8, 0)) * (pos.can_castle(Us) ? 1 : 2);
573         }
574
575         // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by a friendly
576         // pawn diagonally in front of it is a very serious problem, especially
577         // when that pawn is also blocked.
578         if (   Piece == BISHOP
579             && pos.is_chess960()
580             && (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1)))
581         {
582             const enum Piece P = make_piece(Us, PAWN);
583             Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
584             if (pos.piece_on(s + d) == P)
585                 score -= !pos.is_empty(s + d + pawn_push(Us)) ? TrappedBishopA1H1 * 4
586                         : pos.piece_on(s + d + d) == P        ? TrappedBishopA1H1 * 2
587                                                               : TrappedBishopA1H1;
588         }
589     }
590
591     if (Trace)
592         Tracing::scores[Us][Piece] = score;
593
594     return score;
595   }
596
597
598   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
599   // and the type of attacked one.
600
601   template<Color Us, bool Trace>
602   Score evaluate_threats(const Position& pos, const EvalInfo& ei) {
603
604     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
605
606     Bitboard b, undefendedMinors, weakEnemies;
607     Score score = SCORE_ZERO;
608
609     // Undefended minors get penalized even if not under attack
610     undefendedMinors =  pos.pieces(Them, BISHOP, KNIGHT)
611                       & ~ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES];
612
613     if (undefendedMinors)
614         score += UndefendedMinor;
615
616     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
617     weakEnemies =  pos.pieces(Them)
618                  & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
619                  & ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES];
620
621     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
622     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
623     // considered because are already handled in king evaluation.
624     if (weakEnemies)
625         for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
626         {
627             b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
628             if (b)
629                 for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
630                     if (b & pos.pieces(pt2))
631                         score += Threat[pt1][pt2];
632         }
633
634     if (Trace)
635         Tracing::scores[Us][THREAT] = score;
636
637     return score;
638   }
639
640
641   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
642   // pieces of a given color.
643
644   template<Color Us, bool Trace>
645   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
646
647     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
648
649     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
650
651     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
652     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us, PAWN, KING));
653
654     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
655     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
656     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
657     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
658
659     // Sum up all attacked squares
660     ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
661                                     | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
662                                     | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
663     if (Trace)
664         Tracing::scores[Us][MOBILITY] = apply_weight(mobility, Weights[Mobility]);
665
666     return score;
667   }
668
669
670   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
671
672   template<Color Us, bool Trace>
673   Score evaluate_king(const Position& pos, const EvalInfo& ei, Value margins[]) {
674
675     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
676
677     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
678     int attackUnits;
679     const Square ksq = pos.king_square(Us);
680
681     // King shelter and enemy pawns storm
682     Score score = ei.pi->king_safety<Us>(pos, ksq);
683
684     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
685     // from optimally tuned.
686     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
687         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
688     {
689         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
690         // apart from the king itself
691         undefended = ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES] & ei.attackedBy[Us][KING];
692         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
693                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
694                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
695
696         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
697         // index to the KingDanger[] array. The initial value is based on the
698         // number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
699         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
700         // king, and the quality of the pawn shelter.
701         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
702                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
703                      + KingExposed[relative_square(Us, ksq)]
704                      - mg_value(score) / 32;
705
706         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
707         // squares around the king attacked by enemy queen...
708         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
709         if (b)
710         {
711             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
712             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
713                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
714             if (b)
715                 attackUnits +=  QueenContactCheck
716                               * popcount<Max15>(b)
717                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
718         }
719
720         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
721         // squares around the king attacked by enemy rooks...
722         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
723
724         // Consider only squares where the enemy rook gives check
725         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
726
727         if (b)
728         {
729             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
730             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
731                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
732             if (b)
733                 attackUnits +=  RookContactCheck
734                               * popcount<Max15>(b)
735                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
736         }
737
738         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
739         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES]);
740
741         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
742         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
743
744         // Enemy queen safe checks
745         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
746         if (b)
747             attackUnits += QueenCheck * popcount<Max15>(b);
748
749         // Enemy rooks safe checks
750         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
751         if (b)
752             attackUnits += RookCheck * popcount<Max15>(b);
753
754         // Enemy bishops safe checks
755         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
756         if (b)
757             attackUnits += BishopCheck * popcount<Max15>(b);
758
759         // Enemy knights safe checks
760         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
761         if (b)
762             attackUnits += KnightCheck * popcount<Max15>(b);
763
764         // To index KingDanger[] attackUnits must be in [0, 99] range
765         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
766
767         // Finally, extract the king danger score from the KingDanger[]
768         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
769         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
770         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
771         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
772         score -= KingDanger[Us == Search::RootColor][attackUnits];
773         margins[Us] += mg_value(KingDanger[Us == Search::RootColor][attackUnits]);
774     }
775
776     if (Trace)
777         Tracing::scores[Us][KING] = score;
778
779     return score;
780   }
781
782
783   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
784
785   template<Color Us, bool Trace>
786   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, const EvalInfo& ei) {
787
788     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
789
790     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
791     Score score = SCORE_ZERO;
792
793     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
794
795     while (b)
796     {
797         Square s = pop_lsb(&b);
798
799         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
800
801         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
802         int rr = r * (r - 1);
803
804         // Base bonus based on rank
805         Value mbonus = Value(17 * rr);
806         Value ebonus = Value(7 * (rr + r + 1));
807
808         if (rr)
809         {
810             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
811
812             // Adjust bonus based on kings proximity
813             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
814             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
815
816             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
817             if (relative_rank(Us, blockSq) != RANK_8)
818                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
819
820             // If the pawn is free to advance, increase bonus
821             if (pos.is_empty(blockSq))
822             {
823                 squaresToQueen = forward_bb(Us, s);
824
825                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
826                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
827                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
828                 if (    unlikely(forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
829                     && (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
830                     unsafeSquares = squaresToQueen;
831                 else
832                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES] | pos.pieces(Them));
833
834                 if (    unlikely(forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN))
835                     && (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
836                     defendedSquares = squaresToQueen;
837                 else
838                     defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES];
839
840                 // If there aren't enemy attacks huge bonus, a bit smaller if at
841                 // least block square is not attacked, otherwise smallest bonus.
842                 int k = !unsafeSquares ? 15 : !(unsafeSquares & blockSq) ? 9 : 3;
843
844                 // Big bonus if the path to queen is fully defended, a bit less
845                 // if at least block square is defended.
846                 if (defendedSquares == squaresToQueen)
847                     k += 6;
848
849                 else if (defendedSquares & blockSq)
850                     k += (unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 4 : 2;
851
852                 mbonus += Value(k * rr), ebonus += Value(k * rr);
853             }
854         } // rr != 0
855
856         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
857         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
858         supportingPawns = pos.pieces(Us, PAWN) & adjacent_files_bb(file_of(s));
859         if (supportingPawns & rank_bb(s))
860             ebonus += Value(r * 20);
861
862         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
863             ebonus += Value(r * 12);
864
865         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
866         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
867         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
868         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
869         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
870         // value if the other side has a rook or queen.
871         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
872         {
873             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMg)
874                 ebonus += ebonus / 4;
875             else if (pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
876                 ebonus -= ebonus / 4;
877         }
878         score += make_score(mbonus, ebonus);
879
880     }
881
882     if (Trace)
883         Tracing::scores[Us][PASSED] = apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
884
885     // Add the scores to the middle game and endgame eval
886     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
887   }
888
889
890   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
891   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
892
893   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, const EvalInfo& ei) {
894
895     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
896     Square s, blockSq, queeningSquare;
897     Color c, winnerSide, loserSide;
898     bool pathDefended, opposed;
899     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
900     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
901
902     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
903     // record how many plies are required for promotion.
904     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
905     {
906         // Skip if other side has non-pawn pieces
907         if (pos.non_pawn_material(~c))
908             continue;
909
910         b = ei.pi->passed_pawns(c);
911
912         while (b)
913         {
914             s = pop_lsb(&b);
915             queeningSquare = relative_square(c, file_of(s) | RANK_8);
916             queeningPath = forward_bb(c, s);
917
918             // Compute plies to queening and check direct advancement
919             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
920             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
921             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][ALL_PIECES] & queeningPath) == queeningPath);
922
923             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
924                 continue;
925
926             // Opponent king cannot block because path is defended and position
927             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
928             assert(!pos.checkers());
929             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
930
931             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
932             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
933
934             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
935                 continue;
936
937             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
938             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
939         }
940     }
941
942     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
943     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
944     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
945         return SCORE_ZERO;
946
947     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
948     loserSide = ~winnerSide;
949
950     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
951     b = candidates = pos.pieces(loserSide, PAWN);
952
953     while (b)
954     {
955         s = pop_lsb(&b);
956
957         // Compute plies from queening
958         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
959         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
960         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
961
962         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
963         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
964             || (forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(loserSide, PAWN)))
965             candidates ^= s;
966     }
967
968     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
969     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
970         return SCORE_ZERO;
971
972     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
973     b = candidates;
974
975     while (b)
976     {
977         s = pop_lsb(&b);
978         sacptg = blockersCount = 0;
979         minKingDist = kingptg = 256;
980
981         // Compute plies from queening
982         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
983         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
984         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
985
986         // Generate list of blocking pawns and supporters
987         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
988         opposed = forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
989         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
990
991         assert(blockers);
992
993         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
994         while (blockers)
995         {
996             blockSq = pop_lsb(&blockers);
997             movesToGo = 256;
998
999             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1000             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1001             if (!opposed)
1002             {
1003                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, rank_of(blockSq + pawn_push(winnerSide)));
1004
1005                 if (b2)
1006                 {
1007                     d = square_distance(blockSq, backmost_sq(winnerSide, b2)) - 2;
1008                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1009                 }
1010             }
1011
1012             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1013             b2 = pawn_attack_span(winnerSide, blockSq) & candidates & ~SquareBB[s];
1014
1015             if (b2)
1016             {
1017                 d = square_distance(blockSq, backmost_sq(winnerSide, b2)) - 2;
1018                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1019             }
1020
1021             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1022             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1023             if (movesToGo <= 0)
1024                 continue;
1025
1026             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1027             sacptg += movesToGo * 2;
1028             blockersCount++;
1029
1030             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1031             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1032             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1033             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1034         }
1035
1036         // Check if pawn sacrifice or king capture plan _may_ save the day
1037         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + std::min(kingptg, sacptg))
1038             return SCORE_ZERO;
1039     }
1040
1041     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1042     Score score = make_score(0, (Value) 1280 - 32 * pliesToQueen[winnerSide]);
1043     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1044   }
1045
1046
1047   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1048   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1049   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1050   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1051   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1052   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1053   template<Color Us>
1054   int evaluate_space(const Position& pos, const EvalInfo& ei) {
1055
1056     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1057
1058     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1059     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1060     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1061     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1062                    & ~pos.pieces(Us, PAWN)
1063                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1064                    & (ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] | ~ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES]);
1065
1066     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1067     Bitboard behind = pos.pieces(Us, PAWN);
1068     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1069     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1070
1071     // Since SpaceMask[Us] is fully on our half of the board
1072     assert(unsigned(safe >> (Us == WHITE ? 32 : 0)) == 0);
1073
1074     // Count safe + (behind & safe) with a single popcount
1075     return popcount<Full>((Us == WHITE ? safe << 32 : safe >> 32) | (behind & safe));
1076   }
1077
1078
1079   // interpolate() interpolates between a middle game and an endgame score,
1080   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1081
1082   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1083
1084     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1085     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1086     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1087
1088     int e = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1089     int r = (mg_value(v) * int(ph) + e * int(PHASE_MIDGAME - ph)) / PHASE_MIDGAME;
1090     return Value((r / GrainSize) * GrainSize); // Sign independent
1091   }
1092
1093   // apply_weight() weights score v by score w trying to prevent overflow
1094   Score apply_weight(Score v, Score w) {
1095     return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
1096                       (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
1097   }
1098
1099   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1100   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1101
1102   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1103
1104     // Scale option value from 100 to 256
1105     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1106     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1107
1108     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1109   }
1110
1111
1112   // Tracing functions definitions
1113
1114   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMg); }
1115
1116   void Tracing::add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1117
1118     scores[WHITE][idx] = wScore;
1119     scores[BLACK][idx] = bScore;
1120   }
1121
1122   void Tracing::row(const char* name, int idx) {
1123
1124     Score wScore = scores[WHITE][idx];
1125     Score bScore = scores[BLACK][idx];
1126
1127     switch (idx) {
1128     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1129         stream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1130                << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1131                << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1132         break;
1133     default:
1134         stream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1135                << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1136                << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1137                << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1138                << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1139                << std::showpos
1140                << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1141                << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1142     }
1143   }
1144
1145   std::string Tracing::do_trace(const Position& pos) {
1146
1147     stream.str("");
1148     stream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
1149     std::memset(scores, 0, 2 * (TOTAL + 1) * sizeof(Score));
1150
1151     Value margin;
1152     do_evaluate<true>(pos, margin);
1153
1154     std::string totals = stream.str();
1155     stream.str("");
1156
1157     stream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
1158                     <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
1159                     <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1160
1161     row("Material, PST, Tempo", PST);
1162     row("Material imbalance", IMBALANCE);
1163     row("Pawns", PAWN);
1164     row("Knights", KNIGHT);
1165     row("Bishops", BISHOP);
1166     row("Rooks", ROOK);
1167     row("Queens", QUEEN);
1168     row("Mobility", MOBILITY);
1169     row("King safety", KING);
1170     row("Threats", THREAT);
1171     row("Passed pawns", PASSED);
1172     row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
1173     row("Space", SPACE);
1174
1175     stream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1176     row("Total", TOTAL);
1177     stream << totals;
1178
1179     return stream.str();
1180   }
1181 }