]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/evaluate.cpp
43ef3c4f66375a0f345fe05423c0b9a156bf8952
[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) 2008-2010 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
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cstring>
27
28 #include "bitcount.h"
29 #include "evaluate.h"
30 #include "material.h"
31 #include "pawns.h"
32 #include "thread.h"
33 #include "ucioption.h"
34
35
36 ////
37 //// Local definitions
38 ////
39
40 namespace {
41
42   const int Sign[2] = { 1, -1 };
43
44   // Evaluation grain size, must be a power of 2
45   const int GrainSize = 8;
46
47   // Evaluation weights, initialized from UCI options
48   enum { Mobility, PawnStructure, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
49   Score Weights[6];
50
51   typedef Value V;
52   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
53
54   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
55   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
56   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
57   // parameters at 100, which looks prettier.
58   //
59   // Values modified by Joona Kiiski
60   const Score WeightsInternal[] = {
61       S(248, 271), S(233, 201), S(252, 259), S(46, 0), S(247, 0), S(259, 0)
62   };
63
64   // Knight mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
65   // of attacked squares not occupied by friendly piecess.
66   const Score KnightMobilityBonus[16] = {
67     S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0,-3),
68     S( 12,  7), S( 25, 17), S( 31, 22), S(38, 27), S(38, 27)
69   };
70
71   // Bishop mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
72   // of attacked squares not occupied by friendly pieces. X-ray attacks through
73   // queens are also included.
74   const Score BishopMobilityBonus[16] = {
75     S(-25,-30), S(-11,-16), S( 3, -2), S(17, 12),
76     S( 31, 26), S( 45, 40), S(57, 52), S(65, 60),
77     S( 71, 65), S( 74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
78     S( 79, 74), S( 80, 75), S(81, 76), S(81, 76)
79   };
80
81   // Rook mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
82   // of attacked squares not occupied by friendly pieces. X-ray attacks through
83   // queens and rooks are also included.
84   const Score RookMobilityBonus[16] = {
85     S(-20,-36), S(-14,-19), S(-8, -3), S(-2, 13),
86     S(  4, 29), S( 10, 46), S(14, 62), S(19, 79),
87     S( 23, 95), S( 26,106), S(27,111), S(28,114),
88     S( 29,116), S( 30,117), S(31,118), S(32,118)
89   };
90
91   // Queen mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
92   // of attacked squares not occupied by friendly pieces.
93   const Score QueenMobilityBonus[32] = {
94     S(-10,-18), S(-8,-13), S(-6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8),
95     S(  3, 13), S( 5, 19), S( 8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
96     S( 16, 35), S(17, 35), S(18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
97     S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
98     S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
99     S( 20, 35), S(20, 35)
100   };
101
102   // Pointers table to access mobility tables through piece type
103   const Score* MobilityBonus[8] = { 0, 0, KnightMobilityBonus, BishopMobilityBonus,
104                                     RookMobilityBonus, QueenMobilityBonus, 0, 0 };
105
106   // Outpost bonuses for knights and bishops, indexed by square (from white's
107   // point of view).
108   const Value KnightOutpostBonus[64] = {
109   //  A     B     C     D     E     F     G     H
110     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 1
111     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 2
112     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0), // 3
113     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0), // 4
114     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0), // 5
115     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0), // 6
116     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 7
117     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0)  // 8
118   };
119
120   const Value BishopOutpostBonus[64] = {
121   //  A     B     C     D     E     F     G     H
122     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 1
123     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 2
124     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0), // 3
125     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0), // 4
126     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0), // 5
127     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0), // 6
128     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 7
129     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0)  // 8
130   };
131
132   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains bonus according to which
133   // piece type attacks which one.
134   const Score ThreatBonus[8][8] = {
135     {}, {},
136     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
137     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
138     { S(0, 0), S(-1, 29), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
139     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
140   };
141
142   // ThreatedByPawnPenalty[] contains a penalty according to which piece
143   // type is attacked by an enemy pawn.
144   const Score ThreatedByPawnPenalty[8] = {
145     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
146   };
147
148   #undef S
149
150   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
151   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
152   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
153
154   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
155   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 43);
156   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 19);
157
158   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
159   // right to castle.
160   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
161
162   // Penalty for a bishop on a7/h7 (a2/h2 for black) which is trapped by
163   // enemy pawns.
164   const Score TrappedBishopA7H7Penalty = make_score(300, 300);
165
166   // Bitboard masks for detecting trapped bishops on a7/h7 (a2/h2 for black)
167   const Bitboard MaskA7H7[2] = {
168     ((1ULL << SQ_A7) | (1ULL << SQ_H7)),
169     ((1ULL << SQ_A2) | (1ULL << SQ_H2))
170   };
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   // Bitboard masks for detecting trapped bishops on a1/h1 (a8/h8 for black)
178   const Bitboard MaskA1H1[2] = {
179     ((1ULL << SQ_A1) | (1ULL << SQ_H1)),
180     ((1ULL << SQ_A8) | (1ULL << SQ_H8))
181   };
182
183   // The SpaceMask[color] contains the area of the board which is considered
184   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
185   // based on how many squares inside this area are safe and available for
186   // friendly minor pieces.
187   const Bitboard SpaceMask[2] = {
188     (1ULL<<SQ_C2) | (1ULL<<SQ_D2) | (1ULL<<SQ_E2) | (1ULL<<SQ_F2) |
189     (1ULL<<SQ_C3) | (1ULL<<SQ_D3) | (1ULL<<SQ_E3) | (1ULL<<SQ_F3) |
190     (1ULL<<SQ_C4) | (1ULL<<SQ_D4) | (1ULL<<SQ_E4) | (1ULL<<SQ_F4),
191     (1ULL<<SQ_C7) | (1ULL<<SQ_D7) | (1ULL<<SQ_E7) | (1ULL<<SQ_F7) |
192     (1ULL<<SQ_C6) | (1ULL<<SQ_D6) | (1ULL<<SQ_E6) | (1ULL<<SQ_F6) |
193     (1ULL<<SQ_C5) | (1ULL<<SQ_D5) | (1ULL<<SQ_E5) | (1ULL<<SQ_F5)
194   };
195
196   /// King danger constants and variables. The king danger scores are taken
197   /// from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
198   /// the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
199   /// is used as an index to KingDangerTable[].
200
201   // KingAttackWeights[] contains king attack weights by piece type
202   const int KingAttackWeights[8] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
203
204   // Bonuses for enemy's safe checks
205   const int QueenContactCheckBonus = 3;
206   const int QueenCheckBonus        = 2;
207   const int RookCheckBonus         = 1;
208   const int BishopCheckBonus       = 1;
209   const int KnightCheckBonus       = 1;
210
211   // InitKingDanger[] contains bonuses based on the position of the defending
212   // king.
213   const int InitKingDanger[64] = {
214      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
215      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
216      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
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     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
221     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
222   };
223
224   // KingDangerTable[color][] contains the actual king danger weighted scores
225   Score KingDangerTable[2][128];
226
227   // Pawn and material hash tables, indexed by the current thread id.
228   // Note that they will be initialized at 0 being global variables.
229   MaterialInfoTable* MaterialTable[MAX_THREADS];
230   PawnInfoTable* PawnTable[MAX_THREADS];
231
232   // Sizes of pawn and material hash tables
233   const int PawnTableSize = 16384;
234   const int MaterialTableSize = 1024;
235
236   // Function prototypes
237   template<bool HasPopCnt>
238   Value do_evaluate(const Position& pos, EvalInfo& ei);
239
240   template<Color Us, bool HasPopCnt>
241   void init_attack_tables(const Position& pos, EvalInfo& ei);
242
243   template<Color Us, bool HasPopCnt>
244   void evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei);
245
246   template<Color Us, bool HasPopCnt>
247   void evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei);
248
249   template<Color Us>
250   void evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
251
252   template<Color Us, bool HasPopCnt>
253   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
254
255   template<Color Us>
256   void evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
257
258   void evaluate_trapped_bishop_a7h7(const Position& pos, Square s, Color us, EvalInfo& ei);
259   void evaluate_trapped_bishop_a1h1(const Position& pos, Square s, Color us, EvalInfo& ei);
260   inline Score apply_weight(Score v, Score weight);
261   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, const ScaleFactor sf[]);
262   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
263   void init_safety();
264 }
265
266
267 ////
268 //// Functions
269 ////
270
271 /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
272 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
273 /// between them based on the remaining material.
274 Value evaluate(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
275
276     return CpuHasPOPCNT ? do_evaluate<true>(pos, ei)
277                         : do_evaluate<false>(pos, ei);
278 }
279
280 namespace {
281
282 template<bool HasPopCnt>
283 Value do_evaluate(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
284
285   ScaleFactor factor[2];
286
287   assert(pos.is_ok());
288   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < MAX_THREADS);
289   assert(!pos.is_check());
290
291   memset(&ei, 0, sizeof(EvalInfo));
292
293   // Initialize by reading the incrementally updated scores included in the
294   // position object (material + piece square tables)
295   ei.value = pos.value();
296
297   // Probe the material hash table
298   ei.mi = MaterialTable[pos.thread()]->get_material_info(pos);
299   ei.value += ei.mi->material_value();
300
301   // If we have a specialized evaluation function for the current material
302   // configuration, call it and return
303   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
304       return ei.mi->evaluate(pos);
305
306   // After get_material_info() call that modifies them
307   factor[WHITE] = ei.mi->scale_factor(pos, WHITE);
308   factor[BLACK] = ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
309
310   // Probe the pawn hash table
311   ei.pi = PawnTable[pos.thread()]->get_pawn_info(pos);
312   ei.value += apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]);
313
314   // Initialize attack bitboards with pawns evaluation
315   init_attack_tables<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
316   init_attack_tables<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
317
318   // Evaluate pieces
319   evaluate_pieces_of_color<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
320   evaluate_pieces_of_color<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
321
322   // Kings. Kings are evaluated after all other pieces for both sides,
323   // because we need complete attack information for all pieces when computing
324   // the king safety evaluation.
325   evaluate_king<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
326   evaluate_king<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
327
328   // Evaluate tactical threats, we need full attack info including king
329   evaluate_threats<WHITE>(pos, ei);
330   evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
331
332   // Evaluate passed pawns, we need full attack info including king
333   evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei);
334   evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
335
336   Phase phase = ei.mi->game_phase();
337
338   // Middle-game specific evaluation terms
339   if (phase > PHASE_ENDGAME)
340   {
341       // Pawn storms in positions with opposite castling
342       if (   square_file(pos.king_square(WHITE)) >= FILE_E
343           && square_file(pos.king_square(BLACK)) <= FILE_D)
344
345           ei.value += make_score(ei.pi->queenside_storm_value(WHITE) - ei.pi->kingside_storm_value(BLACK), 0);
346
347       else if (   square_file(pos.king_square(WHITE)) <= FILE_D
348                && square_file(pos.king_square(BLACK)) >= FILE_E)
349
350           ei.value += make_score(ei.pi->kingside_storm_value(WHITE) - ei.pi->queenside_storm_value(BLACK), 0);
351
352       // Evaluate space for both sides
353       if (ei.mi->space_weight() > 0)
354       {
355           int s = evaluate_space<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
356           ei.value += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
357       }
358   }
359
360   // Mobility
361   ei.value += apply_weight(ei.mobility, Weights[Mobility]);
362
363   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
364   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those
365   if (   phase < PHASE_MIDGAME
366       && pos.opposite_colored_bishops()
367       && (   (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL && eg_value(ei.value) > VALUE_ZERO)
368           || (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL && eg_value(ei.value) < VALUE_ZERO)))
369   {
370       ScaleFactor sf;
371
372       // Only the two bishops ?
373       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
374           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
375       {
376           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
377           // certainly a draw or at least two pawns.
378           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
379           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
380       }
381       else
382           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
383           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
384            sf = ScaleFactor(50);
385
386       if (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
387           factor[WHITE] = sf;
388       if (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
389           factor[BLACK] = sf;
390   }
391
392   // Interpolate between the middle game and the endgame score
393   return Sign[pos.side_to_move()] * scale_by_game_phase(ei.value, phase, factor);
394 }
395
396 } // namespace
397
398 /// init_eval() initializes various tables used by the evaluation function
399
400 void init_eval(int threads) {
401
402   assert(threads <= MAX_THREADS);
403
404   for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
405   {
406     if (i >= threads)
407     {
408         delete PawnTable[i];
409         delete MaterialTable[i];
410         PawnTable[i] = NULL;
411         MaterialTable[i] = NULL;
412         continue;
413     }
414     if (!PawnTable[i])
415         PawnTable[i] = new PawnInfoTable(PawnTableSize);
416     if (!MaterialTable[i])
417         MaterialTable[i] = new MaterialInfoTable(MaterialTableSize);
418   }
419 }
420
421
422 /// quit_eval() releases heap-allocated memory at program termination
423
424 void quit_eval() {
425
426   for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
427   {
428       delete PawnTable[i];
429       delete MaterialTable[i];
430       PawnTable[i] = NULL;
431       MaterialTable[i] = NULL;
432   }
433 }
434
435
436 /// read_weights() reads evaluation weights from the corresponding UCI parameters
437
438 void read_weights(Color us) {
439
440   // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
441   // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
442   const int kingDangerUs   = (us == WHITE ? KingDangerUs   : KingDangerThem);
443   const int kingDangerThem = (us == WHITE ? KingDangerThem : KingDangerUs);
444
445   Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
446   Weights[PawnStructure]  = weight_option("Pawn Structure (Middle Game)", "Pawn Structure (Endgame)", WeightsInternal[PawnStructure]);
447   Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
448   Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
449   Weights[kingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
450   Weights[kingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
451
452   // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We do this
453   // by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem] by their average.
454   if (get_option_value_bool("UCI_AnalyseMode"))
455       Weights[kingDangerUs] = Weights[kingDangerThem] = (Weights[kingDangerUs] + Weights[kingDangerThem]) / 2;
456
457   init_safety();
458 }
459
460
461 namespace {
462
463   // init_attack_tables() initializes king bitboards for both sides adding
464   // pawn attacks. To be done before other evaluations.
465
466   template<Color Us, bool HasPopCnt>
467   void init_attack_tables(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
468
469     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
470
471     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
472     ei.kingZone[Us] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
473     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
474     b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
475     if (b)
476         ei.kingAttackersCount[Us] = count_1s_max_15<HasPopCnt>(b) / 2;
477   }
478
479
480   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
481
482   template<PieceType Piece, Color Us>
483   void evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
484
485     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
486
487     // Initial bonus based on square
488     Value bonus = (Piece == BISHOP ? BishopOutpostBonus[relative_square(Us, s)]
489                                    : KnightOutpostBonus[relative_square(Us, s)]);
490
491     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
492     // no minor piece which can exchange the outpost piece
493     if (bonus && bit_is_set(ei.attackedBy[Us][PAWN], s))
494     {
495         if (    pos.pieces(KNIGHT, Them) == EmptyBoardBB
496             && (SquaresByColorBB[square_color(s)] & pos.pieces(BISHOP, Them)) == EmptyBoardBB)
497             bonus += bonus + bonus / 2;
498         else
499             bonus += bonus / 2;
500     }
501     ei.value += Sign[Us] * make_score(bonus, bonus);
502   }
503
504
505   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
506
507   template<PieceType Piece, Color Us, bool HasPopCnt>
508   void evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Bitboard no_mob_area) {
509
510     Bitboard b;
511     Square s, ksq;
512     int mob;
513     File f;
514
515     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
516     const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, Piece);
517
518     while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
519     {
520         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
521         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
522             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
523         else if (Piece == BISHOP)
524             b = bishop_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(QUEEN, Us));
525         else if (Piece == ROOK)
526             b = rook_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
527         else
528             assert(false);
529
530         // Update attack info
531         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
532
533         // King attacks
534         if (b & ei.kingZone[Us])
535         {
536             ei.kingAttackersCount[Us]++;
537             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
538             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
539             if (bb)
540                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += count_1s_max_15<HasPopCnt>(bb);
541         }
542
543         // Mobility
544         mob = (Piece != QUEEN ? count_1s_max_15<HasPopCnt>(b & no_mob_area)
545                               : count_1s<HasPopCnt>(b & no_mob_area));
546
547         ei.mobility += Sign[Us] * MobilityBonus[Piece][mob];
548
549         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
550         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
551         if (bit_is_set(ei.attackedBy[Them][PAWN], s))
552             ei.value -= Sign[Us] * ThreatedByPawnPenalty[Piece];
553
554         // Bishop and knight outposts squares
555         if ((Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT) && pos.square_is_weak(s, Us))
556             evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
557
558         // Special patterns: trapped bishops on a7/h7/a2/h2
559         // and trapped bishops on a1/h1/a8/h8 in Chess960.
560         if (Piece == BISHOP)
561         {
562             if (bit_is_set(MaskA7H7[Us], s))
563                 evaluate_trapped_bishop_a7h7(pos, s, Us, ei);
564
565             if (Chess960 && bit_is_set(MaskA1H1[Us], s))
566                 evaluate_trapped_bishop_a1h1(pos, s, Us, ei);
567         }
568
569         // Queen or rook on 7th rank
570         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
571             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
572             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
573         {
574             ei.value += Sign[Us] * (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
575         }
576
577         // Special extra evaluation for rooks
578         if (Piece == ROOK)
579         {
580             // Open and half-open files
581             f = square_file(s);
582             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
583             {
584                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
585                     ei.value += Sign[Us] * RookOpenFileBonus;
586                 else
587                     ei.value += Sign[Us] * RookHalfOpenFileBonus;
588             }
589
590             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
591             // king has lost right to castle.
592             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
593                 continue;
594
595             ksq = pos.king_square(Us);
596
597             if (    square_file(ksq) >= FILE_E
598                 &&  square_file(s) > square_file(ksq)
599                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
600             {
601                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
602                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, square_file(ksq)))
603                     ei.value -= Sign[Us] * make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
604                                                                          : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
605             }
606             else if (    square_file(ksq) <= FILE_D
607                      &&  square_file(s) < square_file(ksq)
608                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
609             {
610                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
611                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, square_file(ksq)))
612                     ei.value -= Sign[Us] * make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
613                                                                          : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
614             }
615         }
616     }
617   }
618
619
620   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
621   // and the type of attacked one.
622
623   template<Color Us>
624   void evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
625
626     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
627
628     Bitboard b;
629     Score bonus = SCORE_ZERO;
630
631     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
632     Bitboard weakEnemies =  pos.pieces_of_color(Them)
633                           & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
634                           & ei.attackedBy[Us][0];
635     if (!weakEnemies)
636         return;
637
638     // Add bonus according to type of attacked enemy pieces and to the
639     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
640     // considered because are already special handled in king evaluation.
641     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
642     {
643         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
644         if (b)
645             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
646                 if (b & pos.pieces(pt2))
647                     bonus += ThreatBonus[pt1][pt2];
648     }
649     ei.value += Sign[Us] * bonus;
650   }
651
652
653   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
654   // pieces of a given color.
655
656   template<Color Us, bool HasPopCnt>
657   void evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
658
659     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
660
661     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
662     const Bitboard no_mob_area = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces_of_color(Us));
663
664     evaluate_pieces<KNIGHT, Us, HasPopCnt>(pos, ei, no_mob_area);
665     evaluate_pieces<BISHOP, Us, HasPopCnt>(pos, ei, no_mob_area);
666     evaluate_pieces<ROOK,   Us, HasPopCnt>(pos, ei, no_mob_area);
667     evaluate_pieces<QUEEN,  Us, HasPopCnt>(pos, ei, no_mob_area);
668
669     // Sum up all attacked squares
670     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
671                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
672                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
673   }
674
675
676   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
677
678   template<Color Us, bool HasPopCnt>
679   void evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
680
681     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
682
683     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
684     bool sente;
685     int attackUnits, shelter = 0;
686     const Square ksq = pos.king_square(Us);
687
688     // King shelter
689     if (relative_rank(Us, ksq) <= RANK_4)
690     {
691         shelter = ei.pi->get_king_shelter(pos, Us, ksq);
692         ei.value += Sign[Us] * make_score(shelter, 0);
693     }
694
695     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
696     // from optimally tuned.
697     if (   pos.piece_count(Them, QUEEN) >= 1
698         && ei.kingAttackersCount[Them]  >= 2
699         && pos.non_pawn_material(Them)  >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame
700         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
701     {
702         // Is it the attackers turn to move?
703         sente = (Them == pos.side_to_move());
704
705         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
706         // apart from the king itself
707         undefended = ei.attacked_by(Them) & ei.attacked_by(Us, KING);
708         undefended &= ~(  ei.attacked_by(Us, PAWN)   | ei.attacked_by(Us, KNIGHT)
709                         | ei.attacked_by(Us, BISHOP) | ei.attacked_by(Us, ROOK)
710                         | ei.attacked_by(Us, QUEEN));
711
712         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
713         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
714         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
715         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
716         // king, and the quality of the pawn shelter.
717         attackUnits =  Min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
718                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + count_1s_max_15<HasPopCnt>(undefended))
719                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
720                      - shelter / 32;
721
722         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
723         // squares around the king attacked by enemy queen...
724         b = undefended & ei.attacked_by(Them, QUEEN) & ~pos.pieces_of_color(Them);
725         if (b)
726         {
727             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
728             b &= (  ei.attacked_by(Them, PAWN)   | ei.attacked_by(Them, KNIGHT)
729                   | ei.attacked_by(Them, BISHOP) | ei.attacked_by(Them, ROOK));
730             if (b)
731                 attackUnits += QueenContactCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b) * (sente ? 2 : 1);
732         }
733
734         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
735         safe = ~(pos.pieces_of_color(Them) | ei.attacked_by(Us));
736
737         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
738         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
739
740         // Enemy queen safe checks
741         b = (b1 | b2) & ei.attacked_by(Them, QUEEN);
742         if (b)
743             attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
744
745         // Enemy rooks safe checks
746         b = b1 & ei.attacked_by(Them, ROOK);
747         if (b)
748             attackUnits += RookCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
749
750         // Enemy bishops safe checks
751         b = b2 & ei.attacked_by(Them, BISHOP);
752         if (b)
753             attackUnits += BishopCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
754
755         // Enemy knights safe checks
756         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attacked_by(Them, KNIGHT) & safe;
757         if (b)
758             attackUnits += KnightCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
759
760         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
761         attackUnits = Min(99, Max(0, attackUnits));
762
763         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
764         // array and subtract the score from evaluation. Set also ei.kingDanger[]
765         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
766         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
767         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
768         ei.value -= Sign[Us] * KingDangerTable[Us][attackUnits];
769         ei.kingDanger[Us] = mg_value(KingDangerTable[Us][attackUnits]);
770     }
771   }
772
773
774   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
775
776   template<Color Us>
777   void evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
778
779     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
780
781     Bitboard squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
782     Bitboard b = ei.pi->passed_pawns() & pos.pieces_of_color(Us);
783
784     while (b)
785     {
786         Square s = pop_1st_bit(&b);
787
788         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
789
790         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
791         int tr = r * (r - 1);
792
793         // Base bonus based on rank
794         Value mbonus = Value(20 * tr);
795         Value ebonus = Value(10 + r * r * 10);
796
797         if (tr)
798         {
799             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
800
801             // Adjust bonus based on kings proximity
802             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 3 * tr);
803             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * 1 * tr);
804             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 6 * tr);
805
806             // If the pawn is free to advance, increase bonus
807             if (pos.square_is_empty(blockSq))
808             {
809                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
810                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attacked_by(Us);
811
812                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
813                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
814                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
815                 if (   (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
816                     && (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
817                     unsafeSquares = squaresToQueen;
818                 else
819                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attacked_by(Them) | pos.pieces_of_color(Them));
820
821                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
822                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
823                 if (!unsafeSquares)
824                     ebonus += Value(tr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
825                 else
826                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
827                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
828                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
829                     // if no, somewhat smaller bonus.
830                     ebonus += Value(tr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
831
832                 // At last, add a small bonus when there are no *friendly* pieces
833                 // in the pawn's path.
834                 if (!(squaresToQueen & pos.pieces_of_color(Us)))
835                     ebonus += Value(tr);
836             }
837         } // tr != 0
838
839         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
840         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
841         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & neighboring_files_bb(s);
842         if (supportingPawns & rank_bb(s))
843             ebonus += Value(r * 20);
844         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
845             ebonus += Value(r * 12);
846
847         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
848         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
849         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
850         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
851         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
852         // value if the other side has a rook or queen.
853         if (square_file(s) == FILE_A || square_file(s) == FILE_H)
854         {
855             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
856                 ebonus += ebonus / 4;
857             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
858                 ebonus -= ebonus / 4;
859         }
860
861         // Add the scores for this pawn to the middle game and endgame eval
862         ei.value += Sign[Us] * apply_weight(make_score(mbonus, ebonus), Weights[PassedPawns]);
863
864     } // while
865   }
866
867
868   // evaluate_trapped_bishop_a7h7() determines whether a bishop on a7/h7
869   // (a2/h2 for black) is trapped by enemy pawns, and assigns a penalty
870   // if it is.
871
872   void evaluate_trapped_bishop_a7h7(const Position& pos, Square s, Color us, EvalInfo &ei) {
873
874     assert(square_is_ok(s));
875     assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(us, BISHOP));
876
877     Square b6 = relative_square(us, (square_file(s) == FILE_A) ? SQ_B6 : SQ_G6);
878     Square b8 = relative_square(us, (square_file(s) == FILE_A) ? SQ_B8 : SQ_G8);
879
880     if (   pos.piece_on(b6) == piece_of_color_and_type(opposite_color(us), PAWN)
881         && pos.see(s, b6) < 0
882         && pos.see(s, b8) < 0)
883     {
884         ei.value -= Sign[us] * TrappedBishopA7H7Penalty;
885     }
886   }
887
888
889   // evaluate_trapped_bishop_a1h1() determines whether a bishop on a1/h1
890   // (a8/h8 for black) is trapped by a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for
891   // black), and assigns a penalty if it is. This pattern can obviously
892   // only occur in Chess960 games.
893
894   void evaluate_trapped_bishop_a1h1(const Position& pos, Square s, Color us, EvalInfo& ei) {
895
896     Piece pawn = piece_of_color_and_type(us, PAWN);
897     Square b2, b3, c3;
898
899     assert(Chess960);
900     assert(square_is_ok(s));
901     assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(us, BISHOP));
902
903     if (square_file(s) == FILE_A)
904     {
905         b2 = relative_square(us, SQ_B2);
906         b3 = relative_square(us, SQ_B3);
907         c3 = relative_square(us, SQ_C3);
908     }
909     else
910     {
911         b2 = relative_square(us, SQ_G2);
912         b3 = relative_square(us, SQ_G3);
913         c3 = relative_square(us, SQ_F3);
914     }
915
916     if (pos.piece_on(b2) == pawn)
917     {
918         Score penalty;
919
920         if (!pos.square_is_empty(b3))
921             penalty = 2 * TrappedBishopA1H1Penalty;
922         else if (pos.piece_on(c3) == pawn)
923             penalty = TrappedBishopA1H1Penalty;
924         else
925             penalty = TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
926
927         ei.value -= Sign[us] * penalty;
928     }
929   }
930
931
932   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
933   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
934   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
935   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
936   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
937   // material hash table.
938   template<Color Us, bool HasPopCnt>
939   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
940
941     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
942
943     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
944     // SpaceMask[us]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
945     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
946     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
947                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
948                    & ~ei.attacked_by(Them, PAWN)
949                    & (ei.attacked_by(Us) | ~ei.attacked_by(Them));
950
951     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
952     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
953     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
954     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
955
956     return count_1s_max_15<HasPopCnt>(safe) + count_1s_max_15<HasPopCnt>(behind & safe);
957   }
958
959
960   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
961
962   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
963       return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100, (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
964   }
965
966
967   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
968   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
969
970   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, const ScaleFactor sf[]) {
971
972     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
973     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
974     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
975
976     Value eg = eg_value(v);
977     ScaleFactor f = sf[eg > VALUE_ZERO ? WHITE : BLACK];
978     Value ev = Value((eg * int(f)) / SCALE_FACTOR_NORMAL);
979
980     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
981     return Value(result & ~(GrainSize - 1));
982   }
983
984
985   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
986   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
987
988   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
989
990     // Scale option value from 100 to 256
991     int mg = get_option_value_int(mgOpt) * 256 / 100;
992     int eg = get_option_value_int(egOpt) * 256 / 100;
993
994     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
995   }
996
997   // init_safety() initizes the king safety evaluation, based on UCI
998   // parameters. It is called from read_weights().
999
1000   void init_safety() {
1001
1002     const Value MaxSlope = Value(30);
1003     const Value Peak = Value(1280);
1004     Value t[100];
1005
1006     // First setup the base table
1007     for (int i = 0; i < 100; i++)
1008     {
1009         t[i] = Value(int(0.4 * i * i));
1010
1011         if (i > 0)
1012             t[i] = Min(t[i], t[i - 1] + MaxSlope);
1013
1014         t[i] = Min(t[i], Peak);
1015     }
1016
1017     // Then apply the weights and get the final KingDangerTable[] array
1018     for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1019         for (int i = 0; i < 100; i++)
1020             KingDangerTable[c][i] = apply_weight(make_score(t[i], 0), Weights[KingDangerUs + c]);
1021   }
1022 }