Re-add "Pawn Structure" UCI option
[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   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
35   // by the evaluation functions.
36   struct EvalInfo {
37
38     // Pointers to material and pawn hash table entries
39     Material::Entry* mi;
40     Pawns::Entry* pi;
41
42     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
43     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][ALL_PIECES]
44     // contains all squares attacked by the given color.
45     Bitboard attackedBy[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB];
46
47     // kingRing[color] is the zone around the king which is considered
48     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
49     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
50     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
51     // is on g8, kingRing[BLACK] is a bitboard containing the squares f8, h8,
52     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
53     Bitboard kingRing[COLOR_NB];
54
55     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
56     // which attack a square in the kingRing of the enemy king.
57     int kingAttackersCount[COLOR_NB];
58
59     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
60     // given color which attack a square in the kingRing of the enemy king. The
61     // weights of the individual piece types are given by the variables
62     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
63     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
64     int kingAttackersWeight[COLOR_NB];
65
66     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
67     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
68     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
69     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
70     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
71     int kingAdjacentZoneAttacksCount[COLOR_NB];
72   };
73
74   // Evaluation grain size, must be a power of 2
75   const int GrainSize = 4;
76
77   // Evaluation weights, initialized from UCI options
78   enum { Mobility, PawnStructure, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
79   Score Weights[6];
80
81   typedef Value V;
82   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
83
84   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
85   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
86   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
87   // parameters at 100, which looks prettier.
88   //
89   // Values modified by Joona Kiiski
90   const Score WeightsInternal[] = {
91       S(289, 344), S(233, 201), S(221, 273), S(46, 0), S(271, 0), S(307, 0)
92   };
93
94   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
95   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
96   // by friendly pieces.
97   const Score MobilityBonus[][32] = {
98      {}, {},
99      { S(-35,-30), S(-22,-20), S(-9,-10), S( 3,  0), S(15, 10), S(27, 20), // Knights
100        S( 37, 28), S( 42, 31), S(44, 33) },
101      { S(-22,-27), S( -8,-13), S( 6,  1), S(20, 15), S(34, 29), S(48, 43), // Bishops
102        S( 60, 55), S( 68, 63), S(74, 68), S(77, 72), S(80, 75), S(82, 77),
103        S( 84, 79), S( 86, 81), S(87, 82), S(87, 82) },
104      { S(-17,-33), S(-11,-16), S(-5,  0), S( 1, 16), S( 7, 32), S(13, 48), // Rooks
105        S( 18, 64), S( 22, 80), S(26, 96), S(29,109), S(31,115), S(33,119),
106        S( 35,122), S( 36,123), S(37,124), S(38,124) },
107      { S(-12,-20), S( -8,-13), S(-5, -7), S(-2, -1), S( 1,  5), S( 4, 11), // Queens
108        S(  7, 17), S( 10, 23), S(13, 29), S(16, 34), S(18, 38), S(20, 40),
109        S( 22, 41), S( 23, 41), S(24, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41),
110        S( 25, 41), S( 25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41),
111        S( 25, 41), S( 25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41),
112        S( 25, 41), S( 25, 41) }
113   };
114
115   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
116   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
117   const Value OutpostBonus[][SQUARE_NB] = {
118   {
119   //  A     B     C     D     E     F     G     H
120     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
121     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
122     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
123     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
124     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
125     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
126   {
127     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
128     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
129     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
130     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
131     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
132     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
133   };
134
135   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
136   // which piece type attacks which one.
137   const Score ThreatBonus[][PIECE_TYPE_NB] = {
138     {}, {},
139     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
140     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
141     { S(0, 0), S( 0, 22), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
142     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
143   };
144
145   // ThreatenedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
146   // piece type is attacked by an enemy pawn.
147   const Score ThreatenedByPawnPenalty[] = {
148     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
149   };
150
151   #undef S
152
153   const Score Tempo = make_score(24, 11);
154
155   const Score BishopPinBonus         = make_score(66, 11);
156   const Score RookOn7thBonus         = make_score(11, 20);
157   const Score QueenOn7thBonus        = make_score( 3,  8);
158   const Score RookOnPawnBonus        = make_score(10, 28);
159   const Score QueenOnPawnBonus       = make_score( 4, 20);
160   const Score RookOpenFileBonus      = make_score(43, 21);
161   const Score RookHalfOpenFileBonus  = make_score(19, 10);
162   const Score BishopPawnsPenalty     = make_score( 8, 12);
163   const Score UndefendedMinorPenalty = make_score(25, 10);
164   const Score TrappedRookPenalty     = make_score(90,  0);
165
166   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
167   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
168   // happen in Chess960 games.
169   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(50, 50);
170
171   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
172   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
173   // based on how many squares inside this area are safe and available for
174   // friendly minor pieces.
175   const Bitboard SpaceMask[] = {
176     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
177     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
178     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
179     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
180     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
181     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
182   };
183
184   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
185   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
186   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
187   // is used as an index to KingDangerTable[].
188   //
189   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
190   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
191
192   // Bonuses for enemy's safe checks
193   const int QueenContactCheckBonus = 6;
194   const int RookContactCheckBonus  = 4;
195   const int QueenCheckBonus        = 3;
196   const int RookCheckBonus         = 2;
197   const int BishopCheckBonus       = 1;
198   const int KnightCheckBonus       = 1;
199
200   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
201   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
202   const int InitKingDanger[] = {
203      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
204      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
205      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
206     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
207     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
208     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
209     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
210     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
211   };
212
213   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
214   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
215   Score KingDangerTable[COLOR_NB][128];
216
217   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
218   // evaluation terms, used when tracing.
219   Score TracedScores[COLOR_NB][16];
220   std::stringstream TraceStream;
221
222   enum TracedType {
223     PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
224     PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
225   };
226
227   // Function prototypes
228   template<bool Trace>
229   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
230
231   template<Color Us>
232   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
233
234   template<Color Us, bool Trace>
235   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
236
237   template<Color Us, bool Trace>
238   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
239
240   template<Color Us, bool Trace>
241   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
242
243   template<Color Us, bool Trace>
244   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
245
246   template<Color Us>
247   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
248
249   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
250
251   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
252   Score apply_weight(Score v, Score w);
253   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
254   double to_cp(Value v);
255   void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
256   void trace_row(const char* name, int idx);
257 }
258
259
260 namespace Eval {
261
262   /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
263   /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
264   /// between them based on the remaining material.
265
266   Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
267     return do_evaluate<false>(pos, margin);
268   }
269
270
271   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
272   /// and setup king tables.
273
274   void init() {
275
276     Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Midgame)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
277     Weights[PawnStructure]  = weight_option("Pawn Structure (Midgame)", "Pawn Structure (Endgame)", WeightsInternal[PawnStructure]);
278     Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Midgame)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
279     Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
280     Weights[KingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
281     Weights[KingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
282
283     const int MaxSlope = 30;
284     const int Peak = 1280;
285
286     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
287     {
288         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
289
290         KingDangerTable[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerUs]);
291         KingDangerTable[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerThem]);
292     }
293   }
294
295
296   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
297   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
298   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
299
300   std::string trace(const Position& pos) {
301
302     Value margin;
303     std::string totals;
304
305     Search::RootColor = pos.side_to_move();
306
307     TraceStream.str("");
308     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
309     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
310
311     do_evaluate<true>(pos, margin);
312
313     totals = TraceStream.str();
314     TraceStream.str("");
315
316     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
317                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
318                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
319
320     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
321     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
322     trace_row("Pawns", PAWN);
323     trace_row("Knights", KNIGHT);
324     trace_row("Bishops", BISHOP);
325     trace_row("Rooks", ROOK);
326     trace_row("Queens", QUEEN);
327     trace_row("Mobility", MOBILITY);
328     trace_row("King safety", KING);
329     trace_row("Threats", THREAT);
330     trace_row("Passed pawns", PASSED);
331     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
332     trace_row("Space", SPACE);
333
334     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
335     trace_row("Total", TOTAL);
336     TraceStream << totals;
337
338     return TraceStream.str();
339   }
340
341 } // namespace Eval
342
343
344 namespace {
345
346 template<bool Trace>
347 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
348
349   assert(!pos.checkers());
350
351   EvalInfo ei;
352   Value margins[COLOR_NB];
353   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
354   Thread* th = pos.this_thread();
355
356   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
357   // that typically is used by the search for pruning decisions.
358   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
359
360   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
361   // in the position object (material + piece square tables) and adding
362   // Tempo bonus. Score is computed from the point of view of white.
363   score = pos.psq_score() + (pos.side_to_move() == WHITE ? Tempo : -Tempo);
364
365   // Probe the material hash table
366   ei.mi = Material::probe(pos, th->materialTable, th->endgames);
367   score += ei.mi->material_value();
368
369   // If we have a specialized evaluation function for the current material
370   // configuration, call it and return.
371   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
372   {
373       margin = VALUE_ZERO;
374       return ei.mi->evaluate(pos);
375   }
376
377   // Probe the pawn hash table
378   ei.pi = Pawns::probe(pos, th->pawnsTable);
379   score += apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]);
380
381   // Initialize attack and king safety bitboards
382   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
383   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
384
385   // Evaluate pieces and mobility
386   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
387           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
388
389   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
390
391   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
392   // information when computing the king safety evaluation.
393   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
394           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
395
396   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
397   score +=  evaluate_threats<WHITE, Trace>(pos, ei)
398           - evaluate_threats<BLACK, Trace>(pos, ei);
399
400   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
401   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE, Trace>(pos, ei)
402           - evaluate_passed_pawns<BLACK, Trace>(pos, ei);
403
404   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
405   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
406       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
407
408   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
409   if (ei.mi->space_weight())
410   {
411       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
412       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
413   }
414
415   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
416   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
417                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
418
419   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
420   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
421   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
422       && pos.opposite_bishops()
423       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
424   {
425       // Only the two bishops ?
426       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMg
427           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMg)
428       {
429           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
430           // certainly a draw or at least two pawns.
431           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
432           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
433       }
434       else
435           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
436           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
437            sf = ScaleFactor(50);
438   }
439
440   margin = margins[pos.side_to_move()];
441   Value v = interpolate(score, ei.mi->game_phase(), sf);
442
443   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
444   if (Trace)
445   {
446       trace_add(PST, pos.psq_score());
447       trace_add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
448       trace_add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
449       trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
450       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
451       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
452       trace_add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
453       trace_add(TOTAL, score);
454       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
455                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
456                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
457                   << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
458                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
459                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
460                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
461   }
462
463   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
464 }
465
466
467   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
468   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
469
470   template<Color Us>
471   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
472
473     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
474
475     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
476     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
477
478     // Init king safety tables only if we are going to use them
479     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
480         && pos.non_pawn_material(Us) > QueenValueMg + PawnValueMg)
481     {
482         ei.kingRing[Them] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
483         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
484         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
485         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
486     } else
487         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
488   }
489
490
491   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
492
493   template<PieceType Piece, Color Us>
494   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
495
496     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
497
498     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
499
500     // Initial bonus based on square
501     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
502
503     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
504     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
505     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
506     {
507         if (   !pos.pieces(Them, KNIGHT)
508             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(Them, BISHOP)))
509             bonus += bonus + bonus / 2;
510         else
511             bonus += bonus / 2;
512     }
513     return make_score(bonus, bonus);
514   }
515
516
517   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
518
519   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
520   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
521
522     Bitboard b;
523     Square s;
524     Score score = SCORE_ZERO;
525
526     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
527     const Square* pl = pos.piece_list(Us, Piece);
528
529     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
530
531     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
532     {
533         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
534         b = Piece == BISHOP ? attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, QUEEN))
535           : Piece ==   ROOK ? attacks_bb<  ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN))
536                             : pos.attacks_from<Piece>(s);
537
538         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
539
540         if (b & ei.kingRing[Them])
541         {
542             ei.kingAttackersCount[Us]++;
543             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
544             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
545             if (bb)
546                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
547         }
548
549         int mob = popcount<Piece == QUEEN ? Full : Max15>(b & mobilityArea);
550         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
551
552         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
553         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
554         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
555             score -= ThreatenedByPawnPenalty[Piece];
556
557         // Otherwise give a bonus if we are a bishop and can pin a piece or can
558         // give a discovered check through an x-ray attack.
559         else if (    Piece == BISHOP
560                  && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s)
561                  && !more_than_one(BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces()))
562                  score += BishopPinBonus;
563
564         // Penalty for bishop with same coloured pawns
565         if (Piece == BISHOP)
566             score -= BishopPawnsPenalty * ei.pi->pawns_on_same_color_squares(Us, s);
567
568         // Bishop and knight outposts squares
569         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
570             && !(pos.pieces(Them, PAWN) & attack_span_mask(Us, s)))
571             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
572
573         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
574             && relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
575         {
576             // Major piece on 7th rank and enemy king trapped on 8th
577             if (   relative_rank(Us, s) == RANK_7
578                 && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
579                 score += Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus;
580
581             // Major piece attacking enemy pawns on the same rank
582             Bitboard pawns = pos.pieces(Them, PAWN) & rank_bb(s);
583             if (pawns)
584                 score += popcount<Max15>(pawns) * (Piece == ROOK ? RookOnPawnBonus : QueenOnPawnBonus);
585         }
586
587         // Special extra evaluation for rooks
588         if (Piece == ROOK)
589         {
590             // Give a bonus for a rook on a open or half-open file
591             if (ei.pi->half_open(Us, file_of(s)))
592                 score += ei.pi->half_open(Them, file_of(s)) ? RookOpenFileBonus
593                                                             : RookHalfOpenFileBonus;
594             if (mob > 6 || ei.pi->half_open(Us, file_of(s)))
595                 continue;
596
597             Square ksq = pos.king_square(Us);
598
599             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
600             // king has lost right to castle.
601             if (   ((file_of(ksq) < FILE_E) == (file_of(s) < file_of(ksq)))
602                 && (rank_of(ksq) == rank_of(s) || relative_rank(Us, ksq) == RANK_1)
603                 && !ei.pi->half_open_on_side(Us, file_of(ksq), file_of(ksq) < FILE_E))
604                 score -= (TrappedRookPenalty - make_score(mob * 8, 0)) * (pos.can_castle(Us) ? 1 : 2);
605         }
606
607         // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by a friendly
608         // pawn diagonally in front of it is a very serious problem, especially
609         // when that pawn is also blocked.
610         if (   Piece == BISHOP
611             && pos.is_chess960()
612             && (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1)))
613         {
614             const enum Piece P = make_piece(Us, PAWN);
615             Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
616             if (pos.piece_on(s + d) == P)
617                 score -= !pos.is_empty(s + d + pawn_push(Us)) ? TrappedBishopA1H1Penalty * 4
618                         : pos.piece_on(s + d + d) == P        ? TrappedBishopA1H1Penalty * 2
619                                                               : TrappedBishopA1H1Penalty;
620         }
621     }
622
623     if (Trace)
624         TracedScores[Us][Piece] = score;
625
626     return score;
627   }
628
629
630   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
631   // and the type of attacked one.
632
633   template<Color Us, bool Trace>
634   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
635
636     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
637
638     Bitboard b, undefendedMinors, weakEnemies;
639     Score score = SCORE_ZERO;
640
641     // Undefended minors get penalized even if not under attack
642     undefendedMinors =  pos.pieces(Them, BISHOP, KNIGHT)
643                       & ~ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES];
644
645     if (undefendedMinors)
646         score += UndefendedMinorPenalty;
647
648     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
649     weakEnemies =  pos.pieces(Them)
650                  & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
651                  & ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES];
652
653     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
654     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
655     // considered because are already handled in king evaluation.
656     if (weakEnemies)
657         for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
658         {
659             b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
660             if (b)
661                 for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
662                     if (b & pos.pieces(pt2))
663                         score += ThreatBonus[pt1][pt2];
664         }
665
666     if (Trace)
667         TracedScores[Us][THREAT] = score;
668
669     return score;
670   }
671
672
673   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
674   // pieces of a given color.
675
676   template<Color Us, bool Trace>
677   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
678
679     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
680
681     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
682
683     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
684     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us, PAWN, KING));
685
686     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
687     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
688     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
689     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
690
691     // Sum up all attacked squares
692     ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
693                                     | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
694                                     | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
695     if (Trace)
696         TracedScores[Us][MOBILITY] = apply_weight(mobility, Weights[Mobility]);
697
698     return score;
699   }
700
701
702   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
703
704   template<Color Us, bool Trace>
705   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
706
707     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
708
709     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
710     int attackUnits;
711     const Square ksq = pos.king_square(Us);
712
713     // King shelter and enemy pawns storm
714     Score score = ei.pi->king_safety<Us>(pos, ksq);
715
716     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
717     // from optimally tuned.
718     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
719         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
720     {
721         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
722         // apart from the king itself
723         undefended = ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES] & ei.attackedBy[Us][KING];
724         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
725                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
726                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
727
728         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
729         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
730         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
731         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
732         // king, and the quality of the pawn shelter.
733         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
734                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
735                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
736                      - mg_value(score) / 32;
737
738         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
739         // squares around the king attacked by enemy queen...
740         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
741         if (b)
742         {
743             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
744             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
745                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
746             if (b)
747                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
748                               * popcount<Max15>(b)
749                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
750         }
751
752         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
753         // squares around the king attacked by enemy rooks...
754         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
755
756         // Consider only squares where the enemy rook gives check
757         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
758
759         if (b)
760         {
761             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
762             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
763                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
764             if (b)
765                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
766                               * popcount<Max15>(b)
767                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
768         }
769
770         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
771         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES]);
772
773         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
774         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
775
776         // Enemy queen safe checks
777         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
778         if (b)
779             attackUnits += QueenCheckBonus * popcount<Max15>(b);
780
781         // Enemy rooks safe checks
782         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
783         if (b)
784             attackUnits += RookCheckBonus * popcount<Max15>(b);
785
786         // Enemy bishops safe checks
787         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
788         if (b)
789             attackUnits += BishopCheckBonus * popcount<Max15>(b);
790
791         // Enemy knights safe checks
792         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
793         if (b)
794             attackUnits += KnightCheckBonus * popcount<Max15>(b);
795
796         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
797         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
798
799         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
800         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
801         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
802         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
803         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
804         score -= KingDangerTable[Us == Search::RootColor][attackUnits];
805         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us == Search::RootColor][attackUnits]);
806     }
807
808     if (Trace)
809         TracedScores[Us][KING] = score;
810
811     return score;
812   }
813
814
815   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
816
817   template<Color Us, bool Trace>
818   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
819
820     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
821
822     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
823     Score score = SCORE_ZERO;
824
825     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
826
827     while (b)
828     {
829         Square s = pop_lsb(&b);
830
831         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
832
833         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
834         int rr = r * (r - 1);
835
836         // Base bonus based on rank
837         Value mbonus = Value(20 * rr);
838         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
839
840         if (rr)
841         {
842             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
843
844             // Adjust bonus based on kings proximity
845             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
846             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
847
848             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
849             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
850                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
851
852             // If the pawn is free to advance, increase bonus
853             if (pos.is_empty(blockSq))
854             {
855                 squaresToQueen = forward_bb(Us, s);
856                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES];
857
858                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
859                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
860                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
861                 if (   (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
862                     && (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
863                     unsafeSquares = squaresToQueen;
864                 else
865                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES] | pos.pieces(Them));
866
867                 // If there aren't enemy attacks huge bonus, a bit smaller if at
868                 // least block square is not attacked, otherwise smallest bonus.
869                 int k = !unsafeSquares ? 15 : !(unsafeSquares & blockSq) ? 9 : 3;
870
871                 // Big bonus if the path to queen is fully defended, a bit less
872                 // if at least block square is defended.
873                 if (defendedSquares == squaresToQueen)
874                     k += 6;
875
876                 else if (defendedSquares & blockSq)
877                     k += (unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 4 : 2;
878
879                 mbonus += Value(k * rr), ebonus += Value(k * rr);
880             }
881         } // rr != 0
882
883         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
884         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
885         supportingPawns = pos.pieces(Us, PAWN) & adjacent_files_bb(file_of(s));
886         if (supportingPawns & rank_bb(s))
887             ebonus += Value(r * 20);
888
889         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
890             ebonus += Value(r * 12);
891
892         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
893         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
894         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
895         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
896         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
897         // value if the other side has a rook or queen.
898         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
899         {
900             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMg)
901                 ebonus += ebonus / 4;
902             else if (pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
903                 ebonus -= ebonus / 4;
904         }
905         score += make_score(mbonus, ebonus);
906
907     }
908
909     if (Trace)
910         TracedScores[Us][PASSED] = apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
911
912     // Add the scores to the middle game and endgame eval
913     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
914   }
915
916
917   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
918   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
919
920   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
921
922     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
923     Square s, blockSq, queeningSquare;
924     Color c, winnerSide, loserSide;
925     bool pathDefended, opposed;
926     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
927     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
928
929     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
930     // record how many plies are required for promotion.
931     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
932     {
933         // Skip if other side has non-pawn pieces
934         if (pos.non_pawn_material(~c))
935             continue;
936
937         b = ei.pi->passed_pawns(c);
938
939         while (b)
940         {
941             s = pop_lsb(&b);
942             queeningSquare = relative_square(c, file_of(s) | RANK_8);
943             queeningPath = forward_bb(c, s);
944
945             // Compute plies to queening and check direct advancement
946             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
947             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
948             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][ALL_PIECES] & queeningPath) == queeningPath);
949
950             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
951                 continue;
952
953             // Opponent king cannot block because path is defended and position
954             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
955             assert(!pos.checkers());
956             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
957
958             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
959             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
960
961             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
962                 continue;
963
964             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
965             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
966         }
967     }
968
969     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
970     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
971     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
972         return SCORE_ZERO;
973
974     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
975     loserSide = ~winnerSide;
976
977     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
978     b = candidates = pos.pieces(loserSide, PAWN);
979
980     while (b)
981     {
982         s = pop_lsb(&b);
983
984         // Compute plies from queening
985         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
986         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
987         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
988
989         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
990         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
991             || (forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(loserSide, PAWN)))
992             candidates ^= s;
993     }
994
995     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
996     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
997         return SCORE_ZERO;
998
999     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
1000     b = candidates;
1001
1002     while (b)
1003     {
1004         s = pop_lsb(&b);
1005         sacptg = blockersCount = 0;
1006         minKingDist = kingptg = 256;
1007
1008         // Compute plies from queening
1009         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
1010         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1011         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1012
1013         // Generate list of blocking pawns and supporters
1014         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
1015         opposed = forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1016         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1017
1018         assert(blockers);
1019
1020         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
1021         while (blockers)
1022         {
1023             blockSq = pop_lsb(&blockers);
1024             movesToGo = 256;
1025
1026             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1027             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1028             if (!opposed)
1029             {
1030                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
1031
1032                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1033                 {
1034                     d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1035                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1036                 }
1037             }
1038
1039             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1040             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1041
1042             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1043             {
1044                 d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1045                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1046             }
1047
1048             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1049             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1050             if (movesToGo <= 0)
1051                 continue;
1052
1053             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1054             sacptg += movesToGo * 2;
1055             blockersCount++;
1056
1057             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1058             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1059             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1060             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1061         }
1062
1063         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1064         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1065             return SCORE_ZERO;
1066
1067         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1068         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1069             return SCORE_ZERO;
1070     }
1071
1072     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1073     Score score = make_score(0, (Value) 1280 - 32 * pliesToQueen[winnerSide]);
1074     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1075   }
1076
1077
1078   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1079   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1080   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1081   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1082   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1083   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1084   template<Color Us>
1085   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1086
1087     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1088
1089     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1090     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1091     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1092     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1093                    & ~pos.pieces(Us, PAWN)
1094                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1095                    & (ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] | ~ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES]);
1096
1097     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1098     Bitboard behind = pos.pieces(Us, PAWN);
1099     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1100     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1101
1102     // Since SpaceMask[Us] is fully on our half of the board
1103     assert(unsigned(safe >> (Us == WHITE ? 32 : 0)) == 0);
1104
1105     // Count safe + (behind & safe) with a single popcount
1106     return popcount<Full>((Us == WHITE ? safe << 32 : safe >> 32) | (behind & safe));
1107   }
1108
1109
1110   // interpolate() interpolates between a middle game and an endgame score,
1111   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1112
1113   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1114
1115     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1116     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1117     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1118
1119     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1120     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1121     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1122   }
1123
1124   // apply_weight() weights score v by score w trying to prevent overflow
1125   Score apply_weight(Score v, Score w) {
1126     return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
1127                       (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
1128   }
1129
1130   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1131   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1132
1133   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1134
1135     // Scale option value from 100 to 256
1136     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1137     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1138
1139     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1140   }
1141
1142
1143   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1144   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1145
1146   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMg); }
1147
1148   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1149
1150     TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1151     TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1152   }
1153
1154
1155   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1156   // values of a single evaluation term.
1157
1158   void trace_row(const char* name, int idx) {
1159
1160     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1161     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1162
1163     switch (idx) {
1164     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1165         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1166                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1167                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1168         break;
1169     default:
1170         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1171                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1172                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1173                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1174                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1175                     << std::showpos
1176                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1177                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1178     }
1179   }
1180 }