Double pinner bonus
[stockfish] / src / evaluate.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <iomanip>
22 #include <sstream>
23 #include <algorithm>
24
25 #include "bitcount.h"
26 #include "evaluate.h"
27 #include "material.h"
28 #include "pawns.h"
29 #include "thread.h"
30 #include "ucioption.h"
31
32 Color EvalRootColor;
33
34 namespace {
35
36   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
37   // by the evaluation functions.
38   struct EvalInfo {
39
40     // Pointers to material and pawn hash table entries
41     MaterialInfo* mi;
42     PawnInfo* pi;
43
44     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
45     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][0] contains
46     // all squares attacked by the given color.
47     Bitboard attackedBy[2][8];
48
49     // kingRing[color] is the zone around the king which is considered
50     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
51     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
52     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
53     // is on g8, kingRing[BLACK] is a bitboard containing the squares f8, h8,
54     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
55     Bitboard kingRing[2];
56
57     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
58     // which attack a square in the kingRing of the enemy king.
59     int kingAttackersCount[2];
60
61     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
62     // given color which attack a square in the kingRing of the enemy king. The
63     // weights of the individual piece types are given by the variables
64     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
65     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
66     int kingAttackersWeight[2];
67
68     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
69     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
70     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
71     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
72     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
73     int kingAdjacentZoneAttacksCount[2];
74   };
75
76   // Evaluation grain size, must be a power of 2
77   const int GrainSize = 8;
78
79   // Evaluation weights, initialized from UCI options
80   enum { Mobility, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
81   Score Weights[6];
82
83   typedef Value V;
84   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
85
86   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
87   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
88   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
89   // parameters at 100, which looks prettier.
90   //
91   // Values modified by Joona Kiiski
92   const Score WeightsInternal[] = {
93       S(252, 344), S(216, 266), S(46, 0), S(247, 0), S(259, 0)
94   };
95
96   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
97   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
98   // by friendly pieces.
99   const Score MobilityBonus[][32] = {
100      {}, {},
101      { S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0, -3), S(12,  7), S(25, 17), // Knights
102        S( 31, 22), S( 38, 27), S( 38, 27) },
103      { S(-25,-30), S(-11,-16), S(  3, -2), S(17, 12), S(31, 26), S(45, 40), // Bishops
104        S( 57, 52), S( 65, 60), S( 71, 65), S(74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
105        S( 79, 74), S( 80, 75), S( 81, 76), S(81, 76) },
106      { S(-20,-36), S(-14,-19), S( -8, -3), S(-2, 13), S( 4, 29), S(10, 46), // Rooks
107        S( 14, 62), S( 19, 79), S( 23, 95), S(26,106), S(27,111), S(28,114),
108        S( 29,116), S( 30,117), S( 31,118), S(32,118) },
109      { S(-10,-18), S( -8,-13), S( -6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8), // Queens
110        S(  3, 13), S(  5, 19), S(  8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
111        S( 16, 35), S( 17, 35), S( 18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
112        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
113        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
114        S( 20, 35), S( 20, 35) }
115   };
116
117   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
118   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
119   const Value OutpostBonus[][64] = {
120   {
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), // Knights
123     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
124     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
125     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
126     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
127     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
128   {
129     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
130     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
131     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
132     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
133     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
134     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
135   };
136
137   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
138   // which piece type attacks which one.
139   const Score ThreatBonus[][8] = {
140     {}, {},
141     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
142     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
143     { S(0, 0), S(-1, 29), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
144     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
145   };
146
147   // ThreatenedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
148   // piece type is attacked by an enemy pawn.
149   const Score ThreatenedByPawnPenalty[] = {
150     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
151   };
152
153   #undef S
154
155   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
156   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
157   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
158
159   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
160   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 21);
161   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 10);
162
163   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
164   // right to castle.
165   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
166
167   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
168   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
169   // happen in Chess960 games.
170   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(100, 100);
171
172   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
173   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
174   // based on how many squares inside this area are safe and available for
175   // friendly minor pieces.
176   const Bitboard SpaceMask[] = {
177     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
178     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
179     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
180     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
181     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
182     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
183   };
184
185   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
186   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
187   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
188   // is used as an index to KingDangerTable[].
189   //
190   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
191   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
192
193   // Bonuses for enemy's safe checks
194   const int QueenContactCheckBonus = 6;
195   const int RookContactCheckBonus  = 4;
196   const int QueenCheckBonus        = 3;
197   const int RookCheckBonus         = 2;
198   const int BishopCheckBonus       = 1;
199   const int KnightCheckBonus       = 1;
200
201   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
202   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
203   const int InitKingDanger[] = {
204      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
205      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
206      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
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     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
212   };
213
214   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
215   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
216   Score KingDangerTable[2][128];
217
218   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
219   // evaluation terms, used when tracing.
220   Score TracedScores[2][16];
221   std::stringstream TraceStream;
222
223   enum TracedType {
224       PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
225       PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
226   };
227
228   // Function prototypes
229   template<bool Trace>
230   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
231
232   template<Color Us>
233   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
234
235   template<Color Us, bool Trace>
236   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
237
238   template<Color Us, bool Trace>
239   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
240
241   template<Color Us>
242   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
243
244   template<Color Us>
245   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
246
247   template<Color Us>
248   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
249
250   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
251
252   inline Score apply_weight(Score v, Score weight);
253   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
254   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
255   double to_cp(Value v);
256   void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
257 }
258
259
260 /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
261 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
262 /// between them based on the remaining material.
263 Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) { return do_evaluate<false>(pos, margin); }
264
265 namespace {
266
267 template<bool Trace>
268 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
269
270   EvalInfo ei;
271   Value margins[2];
272   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
273
274   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < MAX_THREADS);
275   assert(!pos.in_check());
276
277   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
278   // in the position object (material + piece square tables).
279   score = pos.value();
280
281   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
282   // that typically is used by the search for pruning decisions.
283   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
284
285   // Probe the material hash table
286   ei.mi = Threads[pos.thread()].materialTable.material_info(pos);
287   score += ei.mi->material_value();
288
289   // If we have a specialized evaluation function for the current material
290   // configuration, call it and return.
291   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
292   {
293       margin = VALUE_ZERO;
294       return ei.mi->evaluate(pos);
295   }
296
297   // Probe the pawn hash table
298   ei.pi = Threads[pos.thread()].pawnTable.pawn_info(pos);
299   score += ei.pi->pawns_value();
300
301   // Initialize attack and king safety bitboards
302   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
303   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
304
305   // Evaluate pieces and mobility
306   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
307           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
308
309   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
310
311   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
312   // information when computing the king safety evaluation.
313   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
314           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
315
316   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
317   score +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
318           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
319
320   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
321   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
322           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
323
324   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
325   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
326       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
327
328   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
329   if (ei.mi->space_weight())
330   {
331       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
332       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
333   }
334
335   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
336   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
337                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
338
339   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
340   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
341   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
342       && pos.opposite_colored_bishops()
343       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
344   {
345       // Only the two bishops ?
346       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
347           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
348       {
349           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
350           // certainly a draw or at least two pawns.
351           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
352           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
353       }
354       else
355           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
356           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
357            sf = ScaleFactor(50);
358   }
359
360   // Interpolate between the middle game and the endgame score
361   margin = margins[pos.side_to_move()];
362   Value v = scale_by_game_phase(score, ei.mi->game_phase(), sf);
363
364   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
365   if (Trace)
366   {
367       trace_add(PST, pos.value());
368       trace_add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
369       trace_add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
370       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
371       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
372       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
373       trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
374       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
375       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
376       trace_add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
377       trace_add(TOTAL, score);
378       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
379                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
380                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
381                   << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
382                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
383                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
384                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
385   }
386
387   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
388 }
389
390 } // namespace
391
392
393 /// eval_init() reads evaluation weights from the corresponding UCI parameters
394 /// and setup weights and tables.
395 void eval_init() {
396
397   const Value MaxSlope = Value(30);
398   const Value Peak = Value(1280);
399   Value t[100];
400
401   // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
402   // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
403   Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
404   Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
405   Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
406   Weights[KingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
407   Weights[KingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
408
409   // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We do this
410   // by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem] by their average.
411   if (Options["UCI_AnalyseMode"])
412       Weights[KingDangerUs] = Weights[KingDangerThem] = (Weights[KingDangerUs] + Weights[KingDangerThem]) / 2;
413
414   // First setup the base table
415   for (int i = 0; i < 100; i++)
416   {
417       t[i] = Value(int(0.4 * i * i));
418
419       if (i > 0)
420           t[i] = std::min(t[i], t[i - 1] + MaxSlope);
421
422       t[i] = std::min(t[i], Peak);
423   }
424
425   // Then apply the weights and get the final KingDangerTable[] array
426   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
427       for (int i = 0; i < 100; i++)
428           KingDangerTable[c == WHITE][i] = apply_weight(make_score(t[i], 0), Weights[KingDangerUs + c]);
429 }
430
431
432 namespace {
433
434   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
435   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
436
437   template<Color Us>
438   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
439
440     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
441
442     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
443     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
444
445     // Init king safety tables only if we are going to use them
446     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
447         && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame)
448     {
449         ei.kingRing[Them] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
450         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
451         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
452         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
453     } else
454         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
455   }
456
457
458   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
459
460   template<PieceType Piece, Color Us>
461   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
462
463     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
464
465     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
466
467     // Initial bonus based on square
468     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
469
470     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
471     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
472     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
473     {
474         if (   !pos.pieces(KNIGHT, Them)
475             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(BISHOP, Them)))
476             bonus += bonus + bonus / 2;
477         else
478             bonus += bonus / 2;
479     }
480     return make_score(bonus, bonus);
481   }
482
483
484   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
485
486   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
487   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
488
489     Bitboard b;
490     Square s, ksq;
491     int mob;
492     File f;
493     Score score = SCORE_ZERO;
494
495     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
496     const Square* pl = pos.piece_list(Us, Piece);
497
498     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
499
500     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
501     {
502         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
503         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
504             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
505         else if (Piece == BISHOP)
506             b = attacks_bb<BISHOP>(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(QUEEN, Us));
507         else if (Piece == ROOK)
508             b = attacks_bb<ROOK>(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
509         else
510             assert(false);
511
512         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
513
514         if (b & ei.kingRing[Them])
515         {
516             ei.kingAttackersCount[Us]++;
517             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
518             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
519             if (bb)
520                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
521         }
522
523         mob = (Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
524                               : popcount<Full >(b & mobilityArea));
525
526         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
527
528         // Add a bonus if a slider is pinning an enemy piece
529         if (   (Piece == BISHOP || Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
530             && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s))
531         {
532             b = BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.occupied_squares();
533
534             assert(b);
535
536             if (single_bit(b) && (b & pos.pieces(Them)))
537                 score += ThreatBonus[Piece][type_of(pos.piece_on(first_1(b)))];
538         }
539
540         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
541         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
542         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
543             score -= ThreatenedByPawnPenalty[Piece];
544
545         // Bishop and knight outposts squares
546         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
547             && !(pos.pieces(PAWN, Them) & attack_span_mask(Us, s)))
548             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
549
550         // Queen or rook on 7th rank
551         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
552             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
553             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
554         {
555             score += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
556         }
557
558         // Special extra evaluation for bishops
559         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
560         {
561             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
562             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
563             // problem, especially when that pawn is also blocked.
564             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
565             {
566                 Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
567                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
568                 {
569                     if (!pos.square_is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
570                         score -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
571                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
572                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty;
573                     else
574                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
575                 }
576             }
577         }
578
579         // Special extra evaluation for rooks
580         if (Piece == ROOK)
581         {
582             // Open and half-open files
583             f = file_of(s);
584             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
585             {
586                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
587                     score += RookOpenFileBonus;
588                 else
589                     score += RookHalfOpenFileBonus;
590             }
591
592             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
593             // king has lost right to castle.
594             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
595                 continue;
596
597             ksq = pos.king_square(Us);
598
599             if (    file_of(ksq) >= FILE_E
600                 &&  file_of(s) > file_of(ksq)
601                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
602             {
603                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
604                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, file_of(ksq)))
605                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
606                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
607             }
608             else if (    file_of(ksq) <= FILE_D
609                      &&  file_of(s) < file_of(ksq)
610                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
611             {
612                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
613                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, file_of(ksq)))
614                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
615                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
616             }
617         }
618     }
619
620     if (Trace)
621         TracedScores[Us][Piece] = score;
622
623     return score;
624   }
625
626
627   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
628   // and the type of attacked one.
629
630   template<Color Us>
631   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
632
633     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
634
635     Bitboard b;
636     Score score = SCORE_ZERO;
637
638     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
639     Bitboard weakEnemies =  pos.pieces(Them)
640                           & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
641                           & ei.attackedBy[Us][0];
642     if (!weakEnemies)
643         return SCORE_ZERO;
644
645     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
646     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
647     // considered because are already handled in king evaluation.
648     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
649     {
650         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
651         if (b)
652             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
653                 if (b & pos.pieces(pt2))
654                     score += ThreatBonus[pt1][pt2];
655     }
656     return score;
657   }
658
659
660   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
661   // pieces of a given color.
662
663   template<Color Us, bool Trace>
664   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
665
666     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
667
668     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
669
670     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
671     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us));
672
673     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
674     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
675     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
676     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
677
678     // Sum up all attacked squares
679     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
680                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
681                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
682     return score;
683   }
684
685
686   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
687
688   template<Color Us, bool Trace>
689   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
690
691     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
692
693     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
694     int attackUnits;
695     const Square ksq = pos.king_square(Us);
696
697     // King shelter
698     Score score = ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq);
699
700     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
701     // from optimally tuned.
702     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
703         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
704     {
705         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
706         // apart from the king itself
707         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
708         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
709                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
710                         | ei.attackedBy[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 =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
718                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
719                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
720                      - mg_value(ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq)) / 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.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
725         if (b)
726         {
727             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
728             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
729                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
730             if (b)
731                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
732                               * popcount<Max15>(b)
733                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
734         }
735
736         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
737         // squares around the king attacked by enemy rooks...
738         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
739
740         // Consider only squares where the enemy rook gives check
741         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
742
743         if (b)
744         {
745             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
746             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
747                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
748             if (b)
749                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
750                               * popcount<Max15>(b)
751                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
752         }
753
754         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
755         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
756
757         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
758         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
759
760         // Enemy queen safe checks
761         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
762         if (b)
763             attackUnits += QueenCheckBonus * popcount<Max15>(b);
764
765         // Enemy rooks safe checks
766         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
767         if (b)
768             attackUnits += RookCheckBonus * popcount<Max15>(b);
769
770         // Enemy bishops safe checks
771         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
772         if (b)
773             attackUnits += BishopCheckBonus * popcount<Max15>(b);
774
775         // Enemy knights safe checks
776         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
777         if (b)
778             attackUnits += KnightCheckBonus * popcount<Max15>(b);
779
780         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
781         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
782
783         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
784         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
785         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
786         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
787         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
788         score -= KingDangerTable[Us == EvalRootColor][attackUnits];
789         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us == EvalRootColor][attackUnits]);
790     }
791
792     if (Trace)
793         TracedScores[Us][KING] = score;
794
795     return score;
796   }
797
798
799   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
800
801   template<Color Us>
802   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
803
804     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
805
806     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
807     Score score = SCORE_ZERO;
808
809     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
810
811     if (!b)
812         return SCORE_ZERO;
813
814     do {
815         Square s = pop_1st_bit(&b);
816
817         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
818
819         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
820         int rr = r * (r - 1);
821
822         // Base bonus based on rank
823         Value mbonus = Value(20 * rr);
824         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
825
826         if (rr)
827         {
828             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
829
830             // Adjust bonus based on kings proximity
831             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
832             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
833
834             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
835             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
836                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
837
838             // If the pawn is free to advance, increase bonus
839             if (pos.square_is_empty(blockSq))
840             {
841                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
842                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
843
844                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
845                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
846                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
847                 if (   (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
848                     && (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
849                     unsafeSquares = squaresToQueen;
850                 else
851                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces(Them));
852
853                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
854                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
855                 if (!unsafeSquares)
856                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
857                 else
858                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
859                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
860                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
861                     // if no, somewhat smaller bonus.
862                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
863             }
864         } // rr != 0
865
866         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
867         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
868         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & adjacent_files_bb(file_of(s));
869         if (supportingPawns & rank_bb(s))
870             ebonus += Value(r * 20);
871
872         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
873             ebonus += Value(r * 12);
874
875         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
876         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
877         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
878         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
879         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
880         // value if the other side has a rook or queen.
881         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
882         {
883             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
884                 ebonus += ebonus / 4;
885             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
886                 ebonus -= ebonus / 4;
887         }
888         score += make_score(mbonus, ebonus);
889
890     } while (b);
891
892     // Add the scores to the middle game and endgame eval
893     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
894   }
895
896
897   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
898   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
899
900   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
901
902     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
903     Square s, blockSq, queeningSquare;
904     Color c, winnerSide, loserSide;
905     bool pathDefended, opposed;
906     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
907     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
908
909     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
910     // record how many plies are required for promotion.
911     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
912     {
913         // Skip if other side has non-pawn pieces
914         if (pos.non_pawn_material(~c))
915             continue;
916
917         b = ei.pi->passed_pawns(c);
918
919         while (b)
920         {
921             s = pop_1st_bit(&b);
922             queeningSquare = relative_square(c, make_square(file_of(s), RANK_8));
923             queeningPath = squares_in_front_of(c, s);
924
925             // Compute plies to queening and check direct advancement
926             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
927             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
928             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & queeningPath) == queeningPath);
929
930             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
931                 continue;
932
933             // Opponent king cannot block because path is defended and position
934             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
935             assert(!pos.in_check());
936             assert((queeningPath & pos.occupied_squares()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
937
938             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
939             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
940
941             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
942                 continue;
943
944             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
945             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
946         }
947     }
948
949     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
950     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
951     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
952         return SCORE_ZERO;
953
954     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
955     loserSide = ~winnerSide;
956
957     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
958     b = candidates = pos.pieces(PAWN, loserSide);
959
960     while (b)
961     {
962         s = pop_1st_bit(&b);
963
964         // Compute plies from queening
965         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(file_of(s), RANK_8));
966         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
967         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
968
969         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
970         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
971             || (squares_in_front_of(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, loserSide)))
972             candidates ^= s;
973     }
974
975     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
976     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
977         return SCORE_ZERO;
978
979     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
980     b = candidates;
981
982     while (b)
983     {
984         s = pop_1st_bit(&b);
985         sacptg = blockersCount = 0;
986         minKingDist = kingptg = 256;
987
988         // Compute plies from queening
989         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(file_of(s), RANK_8));
990         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
991         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
992
993         // Generate list of blocking pawns and supporters
994         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
995         opposed = squares_in_front_of(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
996         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
997
998         assert(blockers);
999
1000         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
1001         while (blockers)
1002         {
1003             blockSq = pop_1st_bit(&blockers);
1004             movesToGo = 256;
1005
1006             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1007             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1008             if (!opposed)
1009             {
1010                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
1011
1012                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1013                 {
1014                     d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1015                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1016                 }
1017             }
1018
1019             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1020             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1021
1022             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1023             {
1024                 d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1025                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1026             }
1027
1028             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1029             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1030             if (movesToGo <= 0)
1031                 continue;
1032
1033             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1034             sacptg += movesToGo * 2;
1035             blockersCount++;
1036
1037             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1038             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1039             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1040             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1041         }
1042
1043         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1044         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1045             return SCORE_ZERO;
1046
1047         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1048         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1049             return SCORE_ZERO;
1050     }
1051
1052     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1053     Score score = make_score(0, (Value) 0x500 - 0x20 * pliesToQueen[winnerSide]);
1054     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1055   }
1056
1057
1058   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1059   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1060   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1061   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1062   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1063   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1064   template<Color Us>
1065   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1066
1067     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1068
1069     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1070     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1071     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1072     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1073                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
1074                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1075                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1076
1077     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1078     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
1079     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1080     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1081
1082     return popcount<Max15>(safe) + popcount<Max15>(behind & safe);
1083   }
1084
1085
1086   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
1087
1088   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
1089     return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
1090                       (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
1091   }
1092
1093
1094   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
1095   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1096
1097   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1098
1099     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1100     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1101     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1102
1103     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1104     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1105     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1106   }
1107
1108
1109   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1110   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1111
1112   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1113
1114     // Scale option value from 100 to 256
1115     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1116     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1117
1118     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1119   }
1120
1121
1122   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1123   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1124
1125   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMidgame); }
1126
1127   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1128
1129       TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1130       TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1131   }
1132
1133   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1134   // values of a single evaluation term.
1135
1136   void trace_row(const char *name, int idx) {
1137
1138     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1139     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1140
1141     switch (idx) {
1142     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1143         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1144                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1145                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1146         break;
1147     default:
1148         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1149                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1150                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1151                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1152                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1153                     << std::showpos
1154                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1155                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1156     }
1157   }
1158 }
1159
1160
1161 /// trace_evaluate() is like evaluate() but instead of a value returns a string
1162 /// suitable to be print on stdout with the detailed descriptions and values of
1163 /// each evaluation term. Used mainly for debugging.
1164
1165 std::string trace_evaluate(const Position& pos) {
1166
1167     Value margin;
1168     std::string totals;
1169
1170     TraceStream.str("");
1171     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
1172     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
1173
1174     do_evaluate<true>(pos, margin);
1175
1176     totals = TraceStream.str();
1177     TraceStream.str("");
1178
1179     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
1180                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
1181                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1182
1183     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
1184     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
1185     trace_row("Pawns", PAWN);
1186     trace_row("Knights", KNIGHT);
1187     trace_row("Bishops", BISHOP);
1188     trace_row("Rooks", ROOK);
1189     trace_row("Queens", QUEEN);
1190     trace_row("Mobility", MOBILITY);
1191     trace_row("King safety", KING);
1192     trace_row("Threats", THREAT);
1193     trace_row("Passed pawns", PASSED);
1194     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
1195     trace_row("Space", SPACE);
1196
1197     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1198     trace_row("Total", TOTAL);
1199     TraceStream << totals;
1200
1201     return TraceStream.str();
1202 }