59b605eca2665f12b40f4a816d71badc9fa6c449
[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) 2008-2009 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cstring>
27
28 #include "evaluate.h"
29 #include "material.h"
30 #include "pawns.h"
31 #include "scale.h"
32 #include "thread.h"
33 #include "ucioption.h"
34
35
36 ////
37 //// Local definitions
38 ////
39
40 namespace {
41
42   const int Sign[2] = {1, -1};
43
44   // Evaluation grain size, must be a power of 2.
45   const int GrainSize = 4;
46
47   // Evaluation weights
48   int WeightMobilityMidgame      = 0x100;
49   int WeightMobilityEndgame      = 0x100;
50   int WeightPawnStructureMidgame = 0x100;
51   int WeightPawnStructureEndgame = 0x100;
52   int WeightPassedPawnsMidgame   = 0x100;
53   int WeightPassedPawnsEndgame   = 0x100;
54   int WeightKingSafety[2] = { 0x100, 0x100 };
55   int WeightSpace;
56
57   // Internal evaluation weights.  These are applied on top of the evaluation
58   // weights read from UCI parameters.  The purpose is to be able to change
59   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
60   // parameters at 100, which looks prettier.
61   //
62   // Values modified by Joona Kiiski
63   const int WeightMobilityMidgameInternal      = 0x0FA;
64   const int WeightMobilityEndgameInternal      = 0x10A;
65   const int WeightPawnStructureMidgameInternal = 0x0EC;
66   const int WeightPawnStructureEndgameInternal = 0x0CD;
67   const int WeightPassedPawnsMidgameInternal   = 0x108;
68   const int WeightPassedPawnsEndgameInternal   = 0x109;
69   const int WeightKingSafetyInternal           = 0x0F7;
70   const int WeightKingOppSafetyInternal        = 0x101;
71   const int WeightSpaceInternal                = 0x02F;
72
73   // Visually better to define tables constants
74   typedef Value V;
75
76   // Knight mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
77   // of attacked squares not occupied by friendly piecess.
78   const Value MidgameKnightMobilityBonus[] = {
79   //    0       1      2     3      4      5      6      7      8
80     V(-30), V(-20),V(-10), V(0), V(10), V(20), V(25), V(30), V(30)
81   };
82
83   const Value EndgameKnightMobilityBonus[] = {
84   //    0       1      2     3      4      5      6      7      8
85     V(-30), V(-20),V(-10), V(0), V(10), V(20), V(25), V(30), V(30)
86   };
87
88   // Bishop mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
89   // of attacked squares not occupied by friendly pieces.  X-ray attacks through
90   // queens are also included.
91   const Value MidgameBishopMobilityBonus[] = {
92   //    0       1      2      3      4      5      6      7
93     V(-30), V(-15),  V(0), V(15), V(30), V(45), V(58), V(66),
94   //    8       9     10     11     12     13     14     15
95     V( 72), V( 76), V(78), V(80), V(81), V(82), V(83), V(83)
96   };
97
98   const Value EndgameBishopMobilityBonus[] = {
99   //    0       1      2      3      4      5      6      7
100     V(-30), V(-15),  V(0), V(15), V(30), V(45), V(58), V(66),
101   //    8       9     10     11     12     13     14     15
102     V( 72), V( 76), V(78), V(80), V(81), V(82), V(83), V(83)
103   };
104
105   // Rook mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
106   // of attacked squares not occupied by friendly pieces.  X-ray attacks through
107   // queens and rooks are also included.
108   const Value MidgameRookMobilityBonus[] = {
109   //    0       1      2      3      4      5      6      7
110     V(-18), V(-12), V(-6),  V(0),  V(6), V(12), V(16), V(21),
111   //    8       9     10     11     12     13     14     15
112     V( 24), V( 27), V(28), V(29), V(30), V(31), V(32), V(33)
113   };
114
115   const Value EndgameRookMobilityBonus[] = {
116   //    0       1      2      3      4      5      6      7
117     V(-30), V(-18), V(-6),  V(6), V(18), V(30), V(42), V(54),
118   //    8       9     10     11     12     13     14     15
119     V( 66), V( 74), V(78), V(80), V(81), V(82), V(83), V(83)
120   };
121
122   // Queen mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
123   // of attacked squares not occupied by friendly pieces.
124   const Value MidgameQueenMobilityBonus[] = {
125   //    0      1      2      3      4      5      6      7
126     V(-10), V(-8), V(-6), V(-4), V(-2), V( 0), V( 2), V( 4),
127   //    8      9     10     11     12     13     14     15
128     V(  6), V( 8), V(10), V(12), V(13), V(14), V(15), V(16),
129   //   16     17     18     19     20     21     22     23
130     V( 16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16),
131   //   24     25     26     27     28     29     30     31
132     V( 16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16)
133   };
134
135   const Value EndgameQueenMobilityBonus[] = {
136   //    0      1      2      3      4      5      6      7
137     V(-20),V(-15),V(-10), V(-5), V( 0), V( 5), V(10), V(15),
138   //    8      9     10     11     12     13     14     15
139     V( 19), V(23), V(27), V(29), V(30), V(30), V(30), V(30),
140   //   16     17     18     19     20     21     22     23
141     V( 30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30),
142   //   24     25     26     27     28     29     30     31
143     V( 30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30)
144   };
145
146   // Outpost bonuses for knights and bishops, indexed by square (from white's
147   // point of view).
148   const Value KnightOutpostBonus[64] = {
149   //  A     B     C     D     E     F     G     H
150     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 1
151     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 2
152     V(0), V(0), V(5),V(10),V(10), V(5), V(0), V(0), // 3
153     V(0), V(5),V(20),V(30),V(30),V(20), V(5), V(0), // 4
154     V(0),V(10),V(30),V(40),V(40),V(30),V(10), V(0), // 5
155     V(0), V(5),V(20),V(20),V(20),V(20), V(5), V(0), // 6
156     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 7
157     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0)  // 8
158   };
159
160   const Value BishopOutpostBonus[64] = {
161   //  A     B     C     D     E     F     G     H
162     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 1
163     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 2
164     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0), // 3
165     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0), // 4
166     V(0),V(10),V(20),V(20),V(20),V(20),V(10), V(0), // 5
167     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0), // 6
168     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 7
169     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0)  // 8
170   };
171
172   // Bonus for unstoppable passed pawns
173   const Value UnstoppablePawnValue = Value(0x500);
174
175   // Rooks and queens on the 7th rank
176   const Value MidgameRookOn7thBonus  = Value(47);
177   const Value EndgameRookOn7thBonus  = Value(98);
178   const Value MidgameQueenOn7thBonus = Value(27);
179   const Value EndgameQueenOn7thBonus = Value(54);
180
181
182   // Rooks on open files
183   const Value RookOpenFileBonus = Value(43);
184   const Value RookHalfOpenFileBonus = Value(19);
185
186   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
187   // right to castle:
188   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
189
190   // Penalty for a bishop on a7/h7 (a2/h2 for black) which is trapped by
191   // enemy pawns:
192   const Value TrappedBishopA7H7Penalty = Value(300);
193
194   // Bitboard masks for detecting trapped bishops on a7/h7 (a2/h2 for black):
195   const Bitboard MaskA7H7[2] = {
196     ((1ULL << SQ_A7) | (1ULL << SQ_H7)),
197     ((1ULL << SQ_A2) | (1ULL << SQ_H2))
198   };
199
200   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
201   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black).  This can obviously only
202   // happen in Chess960 games.
203   const Value TrappedBishopA1H1Penalty = Value(100);
204
205   // Bitboard masks for detecting trapped bishops on a1/h1 (a8/h8 for black):
206   const Bitboard MaskA1H1[2] = {
207     ((1ULL << SQ_A1) | (1ULL << SQ_H1)),
208     ((1ULL << SQ_A8) | (1ULL << SQ_H8))
209   };
210
211   // The SpaceMask[color] contains area of the board which is consdered by
212   // the space evaluation.  In the middle game, each side is given a bonus
213   // based on how many squares inside this area are safe and available for
214   // friendly minor pieces.
215   const Bitboard SpaceMask[2] = {
216     (1ULL<<SQ_C2) | (1ULL<<SQ_D2) | (1ULL<<SQ_E2) | (1ULL<<SQ_F2) |
217     (1ULL<<SQ_C3) | (1ULL<<SQ_D3) | (1ULL<<SQ_E3) | (1ULL<<SQ_F3) |
218     (1ULL<<SQ_C4) | (1ULL<<SQ_D4) | (1ULL<<SQ_E4) | (1ULL<<SQ_F4),
219     (1ULL<<SQ_C7) | (1ULL<<SQ_D7) | (1ULL<<SQ_E7) | (1ULL<<SQ_F7) |
220     (1ULL<<SQ_C6) | (1ULL<<SQ_D6) | (1ULL<<SQ_E6) | (1ULL<<SQ_F6) |
221     (1ULL<<SQ_C5) | (1ULL<<SQ_D5) | (1ULL<<SQ_E5) | (1ULL<<SQ_F5)
222   };
223
224   /// King safety constants and variables.  The king safety scores are taken
225   /// from the array SafetyTable[].  Various little "meta-bonuses" measuring
226   /// the strength of the attack are added up into an integer, which is used
227   /// as an index to SafetyTable[].
228
229   // Attack weights for each piece type.
230   const int QueenAttackWeight  = 5;
231   const int RookAttackWeight   = 3;
232   const int BishopAttackWeight = 2;
233   const int KnightAttackWeight = 2;
234
235   // Bonuses for safe checks for each piece type.
236   int QueenContactCheckBonus = 3;
237   int QueenCheckBonus        = 2;
238   int RookCheckBonus         = 1;
239   int BishopCheckBonus       = 1;
240   int KnightCheckBonus       = 1;
241   int DiscoveredCheckBonus   = 3;
242
243   // Scan for queen contact mates?
244   const bool QueenContactMates = true;
245
246   // Bonus for having a mate threat.
247   int MateThreatBonus = 3;
248
249   // InitKingDanger[] contains bonuses based on the position of the defending
250   // king.
251   const int InitKingDanger[64] = {
252      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
253      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
254      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
255     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
256     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
257     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
258     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
259     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
260   };
261
262   // SafetyTable[] contains the actual king safety scores.  It is initialized
263   // in init_safety().
264   Value SafetyTable[100];
265
266   // Pawn and material hash tables, indexed by the current thread id
267   PawnInfoTable *PawnTable[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
268   MaterialInfoTable *MaterialTable[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
269
270   // Sizes of pawn and material hash tables
271   const int PawnTableSize = 16384;
272   const int MaterialTableSize = 1024;
273
274   // Array which gives the number of nonzero bits in an 8-bit integer:
275   uint8_t BitCount8Bit[256];
276
277   // Function prototypes
278   template<PieceType Piece>
279   void evaluate_pieces(const Position& p, Color us, EvalInfo& ei);
280
281   template<>
282   void evaluate_pieces<KING>(const Position& p, Color us, EvalInfo &ei);
283
284   void evaluate_passed_pawns(const Position &pos, EvalInfo &ei);
285   void evaluate_trapped_bishop_a7h7(const Position &pos, Square s, Color us,
286                                     EvalInfo &ei);
287   void evaluate_trapped_bishop_a1h1(const Position &pos, Square s, Color us,
288                                     EvalInfo &ei);
289
290   void evaluate_space(const Position &p, Color us, EvalInfo &ei);
291   inline Value apply_weight(Value v, int w);
292   Value scale_by_game_phase(Value mv, Value ev, Phase ph, const ScaleFactor sf[]);
293
294   int count_1s_8bit(Bitboard b);
295
296   int compute_weight(int uciWeight, int internalWeight);
297   int weight_option(const std::string& opt, int weight);
298   void init_safety();
299
300 }
301
302
303 ////
304 //// Functions
305 ////
306
307 /// evaluate() is the main evaluation function.  It always computes two
308 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
309 /// between them based on the remaining material.
310
311 Value evaluate(const Position &pos, EvalInfo &ei, int threadID) {
312
313   assert(pos.is_ok());
314   assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
315
316   memset(&ei, 0, sizeof(EvalInfo));
317
318   // Initialize by reading the incrementally updated scores included in the
319   // position object (material + piece square tables)
320   ei.mgValue = pos.mg_value();
321   ei.egValue = pos.eg_value();
322
323   // Probe the material hash table
324   ei.mi = MaterialTable[threadID]->get_material_info(pos);
325   ei.mgValue += ei.mi->mg_value();
326   ei.egValue += ei.mi->eg_value();
327
328   // If we have a specialized evaluation function for the current material
329   // configuration, call it and return
330   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
331       return ei.mi->evaluate(pos);
332
333   // After get_material_info() call that modifies them
334   ScaleFactor factor[2];
335   factor[WHITE] = ei.mi->scale_factor(pos, WHITE);
336   factor[BLACK] = ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
337
338   // Probe the pawn hash table
339   ei.pi = PawnTable[threadID]->get_pawn_info(pos);
340   ei.mgValue += apply_weight(ei.pi->mg_value(), WeightPawnStructureMidgame);
341   ei.egValue += apply_weight(ei.pi->eg_value(), WeightPawnStructureEndgame);
342
343   // Initialize king attack bitboards and king attack zones for both sides
344   ei.attackedBy[WHITE][KING] = pos.piece_attacks<KING>(pos.king_square(WHITE));
345   ei.attackedBy[BLACK][KING] = pos.piece_attacks<KING>(pos.king_square(BLACK));
346   ei.kingZone[WHITE] = ei.attackedBy[BLACK][KING] | (ei.attackedBy[BLACK][KING] >> 8);
347   ei.kingZone[BLACK] = ei.attackedBy[WHITE][KING] | (ei.attackedBy[WHITE][KING] << 8);
348
349   // Initialize pawn attack bitboards for both sides
350   ei.attackedBy[WHITE][PAWN] = ((pos.pawns(WHITE) << 9) & ~FileABB) | ((pos.pawns(WHITE) << 7) & ~FileHBB);
351   ei.attackedBy[BLACK][PAWN] = ((pos.pawns(BLACK) >> 7) & ~FileABB) | ((pos.pawns(BLACK) >> 9) & ~FileHBB);
352   ei.kingAttackersCount[WHITE] = count_1s_max_15(ei.attackedBy[WHITE][PAWN] & ei.attackedBy[BLACK][KING])/2;
353   ei.kingAttackersCount[BLACK] = count_1s_max_15(ei.attackedBy[BLACK][PAWN] & ei.attackedBy[WHITE][KING])/2;
354
355   // Evaluate pieces
356   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
357   {
358       evaluate_pieces<KNIGHT>(pos, c, ei);
359       evaluate_pieces<BISHOP>(pos, c, ei);
360       evaluate_pieces<ROOK>(pos, c, ei);
361       evaluate_pieces<QUEEN>(pos, c, ei);
362
363       // Sum up all attacked squares
364       ei.attackedBy[c][0] =   ei.attackedBy[c][PAWN]   | ei.attackedBy[c][KNIGHT]
365                             | ei.attackedBy[c][BISHOP] | ei.attackedBy[c][ROOK]
366                             | ei.attackedBy[c][QUEEN]  | ei.attackedBy[c][KING];
367   }
368
369   // Kings.  Kings are evaluated after all other pieces for both sides,
370   // because we need complete attack information for all pieces when computing
371   // the king safety evaluation.
372   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
373       evaluate_pieces<KING>(pos, c, ei);
374
375   // Evaluate passed pawns.  We evaluate passed pawns for both sides at once,
376   // because we need to know which side promotes first in positions where
377   // both sides have an unstoppable passed pawn.
378   if (ei.pi->passed_pawns())
379       evaluate_passed_pawns(pos, ei);
380
381   Phase phase = pos.game_phase();
382
383   // Middle-game specific evaluation terms
384   if (phase > PHASE_ENDGAME)
385   {
386     // Pawn storms in positions with opposite castling.
387     if (   square_file(pos.king_square(WHITE)) >= FILE_E
388         && square_file(pos.king_square(BLACK)) <= FILE_D)
389
390         ei.mgValue += ei.pi->queenside_storm_value(WHITE)
391                     - ei.pi->kingside_storm_value(BLACK);
392
393     else if (   square_file(pos.king_square(WHITE)) <= FILE_D
394              && square_file(pos.king_square(BLACK)) >= FILE_E)
395
396         ei.mgValue += ei.pi->kingside_storm_value(WHITE)
397                     - ei.pi->queenside_storm_value(BLACK);
398
399     // Evaluate space for both sides
400     if (ei.mi->space_weight() > 0)
401     {
402         evaluate_space(pos, WHITE, ei);
403         evaluate_space(pos, BLACK, ei);
404     }
405   }
406
407   // Mobility
408   ei.mgValue += apply_weight(ei.mgMobility, WeightMobilityMidgame);
409   ei.egValue += apply_weight(ei.egMobility, WeightMobilityEndgame);
410
411   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
412   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those
413   if (   phase < PHASE_MIDGAME
414       && pos.opposite_colored_bishops()
415       && (   (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL && ei.egValue > Value(0))
416           || (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL && ei.egValue < Value(0))))
417   {
418       ScaleFactor sf;
419
420       // Only the two bishops ?
421       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
422           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
423       {
424           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
425           // certainly a draw or at least two pawns.
426           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
427           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
428       }
429       else
430           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
431           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
432            sf = ScaleFactor(50);
433
434       if (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
435           factor[WHITE] = sf;
436       if (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
437           factor[BLACK] = sf;
438   }
439
440   // Interpolate between the middle game and the endgame score, and
441   // return
442   Color stm = pos.side_to_move();
443
444   Value v = Sign[stm] * scale_by_game_phase(ei.mgValue, ei.egValue, phase, factor);
445
446   return (ei.mateThreat[stm] == MOVE_NONE ? v : 8 * QueenValueMidgame - v);
447 }
448
449
450 /// quick_evaluate() does a very approximate evaluation of the current position.
451 /// It currently considers only material and piece square table scores.  Perhaps
452 /// we should add scores from the pawn and material hash tables?
453
454 Value quick_evaluate(const Position &pos) {
455
456   assert(pos.is_ok());
457
458   static const
459   ScaleFactor sf[2] = {SCALE_FACTOR_NORMAL, SCALE_FACTOR_NORMAL};
460
461   Value mgv = pos.mg_value();
462   Value egv = pos.eg_value();
463   Phase ph = pos.game_phase();
464   Color stm = pos.side_to_move();
465
466   return Sign[stm] * scale_by_game_phase(mgv, egv, ph, sf);
467 }
468
469
470 /// init_eval() initializes various tables used by the evaluation function.
471
472 void init_eval(int threads) {
473
474   assert(threads <= THREAD_MAX);
475
476   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
477   {
478     if (i >= threads)
479     {
480         delete PawnTable[i];
481         delete MaterialTable[i];
482         PawnTable[i] = NULL;
483         MaterialTable[i] = NULL;
484         continue;
485     }
486     if (!PawnTable[i])
487         PawnTable[i] = new PawnInfoTable(PawnTableSize);
488     if (!MaterialTable[i])
489         MaterialTable[i] = new MaterialInfoTable(MaterialTableSize);
490   }
491
492   for (Bitboard b = 0ULL; b < 256ULL; b++)
493   {
494       assert(count_1s(b) == int(uint8_t(count_1s(b))));
495       BitCount8Bit[b] = (uint8_t)count_1s(b);
496   }
497 }
498
499
500 /// quit_eval() releases heap-allocated memory at program termination.
501
502 void quit_eval() {
503
504   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
505   {
506       delete PawnTable[i];
507       delete MaterialTable[i];
508       PawnTable[i] = NULL;
509       MaterialTable[i] = NULL;
510   }
511 }
512
513
514 /// read_weights() reads evaluation weights from the corresponding UCI
515 /// parameters.
516
517 void read_weights(Color us) {
518
519   WeightMobilityMidgame      = weight_option("Mobility (Middle Game)", WeightMobilityMidgameInternal);
520   WeightMobilityEndgame      = weight_option("Mobility (Endgame)", WeightMobilityEndgameInternal);
521   WeightPawnStructureMidgame = weight_option("Pawn Structure (Middle Game)", WeightPawnStructureMidgameInternal);
522   WeightPawnStructureEndgame = weight_option("Pawn Structure (Endgame)", WeightPawnStructureEndgameInternal);
523   WeightPassedPawnsMidgame   = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", WeightPassedPawnsMidgameInternal);
524   WeightPassedPawnsEndgame   = weight_option("Passed Pawns (Endgame)", WeightPassedPawnsEndgameInternal);
525
526   Color them = opposite_color(us);
527
528   WeightKingSafety[us]   = weight_option("Cowardice", WeightKingSafetyInternal);
529   WeightKingSafety[them] = weight_option("Aggressiveness", WeightKingOppSafetyInternal);
530   WeightSpace = weight_option("Space", WeightSpaceInternal);
531
532   init_safety();
533 }
534
535
536 namespace {
537
538   // evaluate_common() computes terms common to all pieces attack
539
540   template<PieceType Piece>
541   int evaluate_common(const Position& p, const Bitboard& b, Color us, EvalInfo& ei, Square s = SQ_NONE) {
542
543     static const int AttackWeight[] = { 0, 0, KnightAttackWeight, BishopAttackWeight, RookAttackWeight, QueenAttackWeight };
544     static const Value* MgBonus[] = { 0, 0, MidgameKnightMobilityBonus, MidgameBishopMobilityBonus, MidgameRookMobilityBonus, MidgameQueenMobilityBonus };
545     static const Value* EgBonus[] = { 0, 0, EndgameKnightMobilityBonus, EndgameBishopMobilityBonus, EndgameRookMobilityBonus, EndgameQueenMobilityBonus };
546     static const Value* OutpostBonus[] = { 0, 0, KnightOutpostBonus, BishopOutpostBonus, 0, 0 };
547
548     Color them = opposite_color(us);
549
550     // Update attack info
551     ei.attackedBy[us][Piece] |= b;
552
553     // King attack
554     if (b & ei.kingZone[us])
555     {
556         ei.kingAttackersCount[us]++;
557         ei.kingAttackersWeight[us] += AttackWeight[Piece];
558         Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[them][KING]);
559         if (bb)
560             ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[us] += count_1s_max_15(bb);
561     }
562
563     // Remove squares protected by enemy pawns
564     Bitboard bb = (b & ~ei.attackedBy[them][PAWN]);
565
566     // Mobility
567     int mob = (Piece != QUEEN ? count_1s_max_15(bb & ~p.pieces_of_color(us))
568                               : count_1s(bb & ~p.pieces_of_color(us)));
569
570     ei.mgMobility += Sign[us] * MgBonus[Piece][mob];
571     ei.egMobility += Sign[us] * EgBonus[Piece][mob];
572
573     // Bishop and Knight outposts
574     if (   (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT) // compile time condition
575         && p.square_is_weak(s, them))
576     {
577         // Initial bonus based on square
578         Value v, bonus;
579         v = bonus = OutpostBonus[Piece][relative_square(us, s)];
580
581         // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
582         // no minor piece which can exchange the outpost piece
583         if (v && (p.pawn_attacks(them, s) & p.pawns(us)))
584         {
585             bonus += v / 2;
586             if (   p.piece_count(them, KNIGHT) == 0
587                    && (SquaresByColorBB[square_color(s)] & p.bishops(them)) == EmptyBoardBB)
588                 bonus += v;
589         }
590         ei.mgValue += Sign[us] * bonus;
591         ei.egValue += Sign[us] * bonus;
592     }
593     return mob;
594   }
595
596
597   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given
598   // color.
599
600   template<PieceType Piece>
601   void evaluate_pieces(const Position& pos, Color us, EvalInfo& ei) {
602
603     Bitboard b;
604     Square s, ksq;
605     Color them;
606     int mob;
607     File f;
608
609     for (int i = 0, e = pos.piece_count(us, Piece); i < e; i++)
610     {
611         s = pos.piece_list(us, Piece, i);
612
613         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
614             b = pos.piece_attacks<Piece>(s);
615         else if (Piece == BISHOP)
616             b = bishop_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.queens(us));
617         else if (Piece == ROOK)
618             b = rook_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.rooks_and_queens(us));
619
620         // Attacks, mobility and outposts
621         mob = evaluate_common<Piece>(pos, b, us, ei, s);
622
623         // Special patterns: trapped bishops on a7/h7/a2/h2
624         // and trapped bishops on a1/h1/a8/h8 in Chess960.
625         if (Piece == BISHOP)
626         {
627             if (bit_is_set(MaskA7H7[us], s))
628                 evaluate_trapped_bishop_a7h7(pos, s, us, ei);
629
630             if (Chess960 && bit_is_set(MaskA1H1[us], s))
631                 evaluate_trapped_bishop_a1h1(pos, s, us, ei);
632         }
633
634         if (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
635         {
636             // Queen or rook on 7th rank
637             them = opposite_color(us);
638
639             if (   relative_rank(us, s) == RANK_7
640                 && relative_rank(us, pos.king_square(them)) == RANK_8)
641             {
642                 ei.mgValue += Sign[us] * (Piece == ROOK ? MidgameRookOn7thBonus : MidgameQueenOn7thBonus);
643                 ei.egValue += Sign[us] * (Piece == ROOK ? EndgameRookOn7thBonus : EndgameQueenOn7thBonus);
644             }
645         }
646
647         // Special extra evaluation for rooks
648         if (Piece == ROOK)
649         {
650             // Open and half-open files
651             f = square_file(s);
652             if (ei.pi->file_is_half_open(us, f))
653             {
654                 if (ei.pi->file_is_half_open(them, f))
655                 {
656                     ei.mgValue += Sign[us] * RookOpenFileBonus;
657                     ei.egValue += Sign[us] * RookOpenFileBonus;
658                 }
659                 else
660                 {
661                     ei.mgValue += Sign[us] * RookHalfOpenFileBonus;
662                     ei.egValue += Sign[us] * RookHalfOpenFileBonus;
663                 }
664             }
665
666             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
667             // king has lost right to castle.
668             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(us, f))
669                 continue;
670
671             ksq = pos.king_square(us);
672
673             if (    square_file(ksq) >= FILE_E
674                 &&  square_file(s) > square_file(ksq)
675                 && (relative_rank(us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
676             {
677                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
678                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(us, square_file(ksq)))
679                     ei.mgValue -= pos.can_castle(us)? Sign[us] * ((TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2)
680                                                     : Sign[us] *  (TrappedRookPenalty - mob * 16);
681             }
682             else if (    square_file(ksq) <= FILE_D
683                     &&  square_file(s) < square_file(ksq)
684                     && (relative_rank(us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
685             {
686                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
687                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(us, square_file(ksq)))
688                     ei.mgValue -= pos.can_castle(us)? Sign[us] * ((TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2)
689                                                     : Sign[us] * (TrappedRookPenalty - mob * 16);
690             }
691         }
692     }
693   }
694
695   inline Bitboard shiftRowsDown(const Bitboard& b, int num) {
696
697     return b >> (num << 3);
698   }
699
700   // evaluate_pieces<KING>() assigns bonuses and penalties to a king of a given
701   // color.
702
703   template<>
704   void evaluate_pieces<KING>(const Position& p, Color us, EvalInfo& ei) {
705
706     int shelter = 0, sign = Sign[us];
707     Square s = p.king_square(us);
708
709     // King shelter
710     if (relative_rank(us, s) <= RANK_4)
711     {
712         Bitboard pawns = p.pawns(us) & this_and_neighboring_files_bb(s);
713         Rank r = square_rank(s);
714         for (int i = 1; i < 4; i++)
715             shelter += count_1s_8bit(shiftRowsDown(pawns, r+i*sign)) * (128>>i);
716
717         ei.mgValue += sign * Value(shelter);
718     }
719
720     // King safety.  This is quite complicated, and is almost certainly far
721     // from optimally tuned.
722     Color them = opposite_color(us);
723
724     if (   p.piece_count(them, QUEEN) >= 1
725         && ei.kingAttackersCount[them] >= 2
726         && p.non_pawn_material(them) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame
727         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[them])
728     {
729       // Is it the attackers turn to move?
730       bool sente = (them == p.side_to_move());
731
732       // Find the attacked squares around the king which has no defenders
733       // apart from the king itself
734       Bitboard undefended =
735              ei.attacked_by(them)       & ~ei.attacked_by(us, PAWN)
736           & ~ei.attacked_by(us, KNIGHT) & ~ei.attacked_by(us, BISHOP)
737           & ~ei.attacked_by(us, ROOK)   & ~ei.attacked_by(us, QUEEN)
738           & ei.attacked_by(us, KING);
739
740       Bitboard occ = p.occupied_squares(), b, b2;
741
742       // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
743       // index to the SafetyTable[] array.  The initial value is based on the
744       // number and types of the attacking pieces, the number of attacked and
745       // undefended squares around the king, the square of the king, and the
746       // quality of the pawn shelter.
747       int attackUnits =
748             Min((ei.kingAttackersCount[them] * ei.kingAttackersWeight[them]) / 2, 25)
749           + (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[them] + count_1s_max_15(undefended)) * 3
750           + InitKingDanger[relative_square(us, s)] - (shelter >> 5);
751
752       // Analyse safe queen contact checks
753       b = undefended & ei.attacked_by(them, QUEEN) & ~p.pieces_of_color(them);
754       if (b)
755       {
756         Bitboard attackedByOthers =
757               ei.attacked_by(them, PAWN)   | ei.attacked_by(them, KNIGHT)
758             | ei.attacked_by(them, BISHOP) | ei.attacked_by(them, ROOK);
759
760         b &= attackedByOthers;
761         if (b)
762         {
763           // The bitboard b now contains the squares available for safe queen
764           // contact checks.
765           int count = count_1s_max_15(b);
766           attackUnits += QueenContactCheckBonus * count * (sente ? 2 : 1);
767
768           // Is there a mate threat?
769           if (QueenContactMates && !p.is_check())
770           {
771             Bitboard escapeSquares =
772                 p.piece_attacks<KING>(s) & ~p.pieces_of_color(us) & ~attackedByOthers;
773
774             while (b)
775             {
776                 Square from, to = pop_1st_bit(&b);
777                 if (!(escapeSquares & ~queen_attacks_bb(to, occ & ClearMaskBB[s])))
778                 {
779                     // We have a mate, unless the queen is pinned or there
780                     // is an X-ray attack through the queen.
781                     for (int i = 0; i < p.piece_count(them, QUEEN); i++)
782                     {
783                         from = p.piece_list(them, QUEEN, i);
784                         if (    bit_is_set(p.piece_attacks<QUEEN>(from), to)
785                             && !bit_is_set(p.pinned_pieces(them), from)
786                             && !(rook_attacks_bb(to, occ & ClearMaskBB[from]) & p.rooks_and_queens(us))
787                             && !(bishop_attacks_bb(to, occ & ClearMaskBB[from]) & p.bishops_and_queens(us)))
788
789                             ei.mateThreat[them] = make_move(from, to);
790                     }
791                 }
792             }
793           }
794         }
795       }
796
797       // Analyse safe distance checks
798       if (QueenCheckBonus > 0 || RookCheckBonus > 0)
799       {
800           b = p.piece_attacks<ROOK>(s) & ~p.pieces_of_color(them) & ~ei.attacked_by(us);
801
802           // Queen checks
803           b2 = b & ei.attacked_by(them, QUEEN);
804           if( b2)
805               attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s_max_15(b2);
806
807           // Rook checks
808           b2 = b & ei.attacked_by(them, ROOK);
809           if (b2)
810               attackUnits += RookCheckBonus * count_1s_max_15(b2);
811       }
812       if (QueenCheckBonus > 0 || BishopCheckBonus > 0)
813       {
814           b = p.piece_attacks<BISHOP>(s) & ~p.pieces_of_color(them) & ~ei.attacked_by(us);
815
816           // Queen checks
817           b2 = b & ei.attacked_by(them, QUEEN);
818           if (b2)
819               attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s_max_15(b2);
820
821           // Bishop checks
822           b2 = b & ei.attacked_by(them, BISHOP);
823           if (b2)
824               attackUnits += BishopCheckBonus * count_1s_max_15(b2);
825       }
826       if (KnightCheckBonus > 0)
827       {
828           b = p.piece_attacks<KNIGHT>(s) & ~p.pieces_of_color(them) & ~ei.attacked_by(us);
829
830           // Knight checks
831           b2 = b & ei.attacked_by(them, KNIGHT);
832           if (b2)
833               attackUnits += KnightCheckBonus * count_1s_max_15(b2);
834       }
835
836       // Analyse discovered checks (only for non-pawns right now, consider
837       // adding pawns later).
838       if (DiscoveredCheckBonus)
839       {
840         b = p.discovered_check_candidates(them) & ~p.pawns();
841         if (b)
842           attackUnits += DiscoveredCheckBonus * count_1s_max_15(b) * (sente? 2 : 1);
843       }
844
845       // Has a mate threat been found?  We don't do anything here if the
846       // side with the mating move is the side to move, because in that
847       // case the mating side will get a huge bonus at the end of the main
848       // evaluation function instead.
849       if (ei.mateThreat[them] != MOVE_NONE)
850           attackUnits += MateThreatBonus;
851
852       // Ensure that attackUnits is between 0 and 99, in order to avoid array
853       // out of bounds errors:
854       if (attackUnits < 0)
855           attackUnits = 0;
856
857       if (attackUnits >= 100)
858           attackUnits = 99;
859
860       // Finally, extract the king safety score from the SafetyTable[] array.
861       // Add the score to the evaluation, and also to ei.futilityMargin.  The
862       // reason for adding the king safety score to the futility margin is
863       // that the king safety scores can sometimes be very big, and that
864       // capturing a single attacking piece can therefore result in a score
865       // change far bigger than the value of the captured piece.
866       Value v = apply_weight(SafetyTable[attackUnits], WeightKingSafety[us]);
867
868       ei.mgValue -= sign * v;
869
870       if (us == p.side_to_move())
871           ei.futilityMargin += v;
872     }
873   }
874
875
876   // evaluate_passed_pawns() evaluates the passed pawns for both sides.
877
878   void evaluate_passed_pawns(const Position &pos, EvalInfo &ei) {
879
880     bool hasUnstoppable[2] = {false, false};
881     int movesToGo[2] = {100, 100};
882
883     for (Color us = WHITE; us <= BLACK; us++)
884     {
885         Color them = opposite_color(us);
886         Square ourKingSq = pos.king_square(us);
887         Square theirKingSq = pos.king_square(them);
888         Bitboard b = ei.pi->passed_pawns() & pos.pawns(us), b2, b3, b4;
889
890         while (b)
891         {
892             Square s = pop_1st_bit(&b);
893
894             assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
895             assert(pos.pawn_is_passed(us, s));
896
897             int r = int(relative_rank(us, s) - RANK_2);
898             int tr = Max(0, r * (r - 1));
899             Square blockSq = s + pawn_push(us);
900
901             // Base bonus based on rank
902             Value mbonus = Value(20 * tr);
903             Value ebonus = Value(10 + r * r * 10);
904
905             // Adjust bonus based on king proximity
906             if (tr != 0)
907             {
908                 ebonus -= Value(square_distance(ourKingSq, blockSq) * 3 * tr);
909                 ebonus -= Value(square_distance(ourKingSq, blockSq + pawn_push(us)) * 1 * tr);
910                 ebonus += Value(square_distance(theirKingSq, blockSq) * 6 * tr);
911
912                 // If the pawn is free to advance, increase bonus
913                 if (pos.square_is_empty(blockSq))
914                 {
915                     b2 = squares_in_front_of(us, s);
916                     b3 = b2 & ei.attacked_by(them);
917                     b4 = b2 & ei.attacked_by(us);
918
919                     // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
920                     // add all X-ray attacks by the rook or queen.
921                     if (    bit_is_set(ei.attacked_by(them,ROOK) | ei.attacked_by(them,QUEEN),s)
922                         && (squares_behind(us, s) & pos.rooks_and_queens(them)))
923                         b3 = b2;
924
925                     if ((b2 & pos.pieces_of_color(them)) == EmptyBoardBB)
926                     {
927                         // There are no enemy pieces in the pawn's path! Are any of the
928                         // squares in the pawn's path attacked by the enemy?
929                         if (b3 == EmptyBoardBB)
930                             // No enemy attacks, huge bonus!
931                             ebonus += Value(tr * (b2 == b4 ? 17 : 15));
932                         else
933                             // OK, there are enemy attacks. Are those squares which are
934                             // attacked by the enemy also attacked by us?  If yes, big bonus
935                             // (but smaller than when there are no enemy attacks), if no,
936                             // somewhat smaller bonus.
937                             ebonus += Value(tr * ((b3 & b4) == b3 ? 13 : 8));
938                     }
939                     else
940                     {
941                         // There are some enemy pieces in the pawn's path. While this is
942                         // sad, we still assign a moderate bonus if all squares in the path
943                         // which are either occupied by or attacked by enemy pieces are
944                         // also attacked by us.
945                         if (((b3 | (b2 & pos.pieces_of_color(them))) & ~b4) == EmptyBoardBB)
946                             ebonus += Value(tr * 6);
947                     }
948                     // At last, add a small bonus when there are no *friendly* pieces
949                     // in the pawn's path.
950                     if ((b2 & pos.pieces_of_color(us)) == EmptyBoardBB)
951                         ebonus += Value(tr);
952                 }
953             }
954
955             // If the pawn is supported by a friendly pawn, increase bonus
956             b2 = pos.pawns(us) & neighboring_files_bb(s);
957             if (b2 & rank_bb(s))
958                 ebonus += Value(r * 20);
959             else if (pos.pawn_attacks(them, s) & b2)
960                 ebonus += Value(r * 12);
961
962             // If the other side has only a king, check whether the pawn is
963             // unstoppable
964             if (pos.non_pawn_material(them) == Value(0))
965             {
966                 Square qsq;
967                 int d;
968
969                 qsq = relative_square(us, make_square(square_file(s), RANK_8));
970                 d =  square_distance(s, qsq)
971                    - square_distance(theirKingSq, qsq)
972                    + (us != pos.side_to_move());
973
974                 if (d < 0)
975                 {
976                     int mtg = RANK_8 - relative_rank(us, s);
977                     int blockerCount = count_1s_max_15(squares_in_front_of(us,s) & pos.occupied_squares());
978                     mtg += blockerCount;
979                     d += blockerCount;
980                     if (d < 0)
981                     {
982                         hasUnstoppable[us] = true;
983                         movesToGo[us] = Min(movesToGo[us], mtg);
984                     }
985                 }
986             }
987             // Rook pawns are a special case:  They are sometimes worse, and
988             // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
989             // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
990             // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
991             // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
992             // value if the other side has a rook or queen.
993             if (square_file(s) == FILE_A || square_file(s) == FILE_H)
994             {
995                 if(   pos.non_pawn_material(them) <= KnightValueMidgame
996                    && pos.piece_count(them, KNIGHT) <= 1)
997                     ebonus += ebonus / 4;
998                 else if(pos.rooks_and_queens(them))
999                     ebonus -= ebonus / 4;
1000             }
1001
1002             // Add the scores for this pawn to the middle game and endgame eval.
1003             ei.mgValue += apply_weight(Sign[us] * mbonus, WeightPassedPawnsMidgame);
1004             ei.egValue += apply_weight(Sign[us] * ebonus, WeightPassedPawnsEndgame);
1005         }
1006     }
1007
1008     // Does either side have an unstoppable passed pawn?
1009     if (hasUnstoppable[WHITE] && !hasUnstoppable[BLACK])
1010        ei.egValue += UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * movesToGo[WHITE]);
1011     else if (hasUnstoppable[BLACK] && !hasUnstoppable[WHITE])
1012        ei.egValue -= UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * movesToGo[BLACK]);
1013     else if (hasUnstoppable[BLACK] && hasUnstoppable[WHITE])
1014     {
1015         // Both sides have unstoppable pawns! Try to find out who queens
1016         // first. We begin by transforming 'movesToGo' to the number of
1017         // plies until the pawn queens for both sides.
1018         movesToGo[WHITE] *= 2;
1019         movesToGo[BLACK] *= 2;
1020         movesToGo[pos.side_to_move()]--;
1021
1022         // If one side queens at least three plies before the other, that
1023         // side wins.
1024         if (movesToGo[WHITE] <= movesToGo[BLACK] - 3)
1025             ei.egValue += UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * (movesToGo[WHITE]/2));
1026         else if(movesToGo[BLACK] <= movesToGo[WHITE] - 3)
1027             ei.egValue -= UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * (movesToGo[BLACK]/2));
1028
1029         // We could also add some rules about the situation when one side
1030         // queens exactly one ply before the other: Does the first queen
1031         // check the opponent's king, or attack the opponent's queening square?
1032         // This is slightly tricky to get right, because it is possible that
1033         // the opponent's king has moved somewhere before the first pawn queens.
1034     }
1035   }
1036
1037
1038   // evaluate_trapped_bishop_a7h7() determines whether a bishop on a7/h7
1039   // (a2/h2 for black) is trapped by enemy pawns, and assigns a penalty
1040   // if it is.
1041
1042   void evaluate_trapped_bishop_a7h7(const Position &pos, Square s, Color us,
1043                                     EvalInfo &ei) {
1044     assert(square_is_ok(s));
1045     assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(us, BISHOP));
1046
1047     Square b6 = relative_square(us, (square_file(s) == FILE_A) ? SQ_B6 : SQ_G6);
1048     Square b8 = relative_square(us, (square_file(s) == FILE_A) ? SQ_B8 : SQ_G8);
1049
1050     if (   pos.piece_on(b6) == piece_of_color_and_type(opposite_color(us), PAWN)
1051         && pos.see(s, b6) < 0
1052         && pos.see(s, b8) < 0)
1053     {
1054         ei.mgValue -= Sign[us] * TrappedBishopA7H7Penalty;
1055         ei.egValue -= Sign[us] * TrappedBishopA7H7Penalty;
1056     }
1057   }
1058
1059
1060   // evaluate_trapped_bishop_a1h1() determines whether a bishop on a1/h1
1061   // (a8/h8 for black) is trapped by a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for
1062   // black), and assigns a penalty if it is.  This pattern can obviously
1063   // only occur in Chess960 games.
1064
1065   void evaluate_trapped_bishop_a1h1(const Position &pos, Square s, Color us,
1066                                     EvalInfo &ei) {
1067     Piece pawn = piece_of_color_and_type(us, PAWN);
1068     Square b2, b3, c3;
1069
1070     assert(Chess960);
1071     assert(square_is_ok(s));
1072     assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(us, BISHOP));
1073
1074     if (square_file(s) == FILE_A)
1075     {
1076         b2 = relative_square(us, SQ_B2);
1077         b3 = relative_square(us, SQ_B3);
1078         c3 = relative_square(us, SQ_C3);
1079     }
1080     else
1081     {
1082         b2 = relative_square(us, SQ_G2);
1083         b3 = relative_square(us, SQ_G3);
1084         c3 = relative_square(us, SQ_F3);
1085     }
1086
1087     if (pos.piece_on(b2) == pawn)
1088     {
1089         Value penalty;
1090
1091         if (!pos.square_is_empty(b3))
1092             penalty = 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
1093         else if (pos.piece_on(c3) == pawn)
1094             penalty = TrappedBishopA1H1Penalty;
1095         else
1096             penalty = TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
1097
1098         ei.mgValue -= Sign[us] * penalty;
1099         ei.egValue -= Sign[us] * penalty;
1100     }
1101   }
1102
1103
1104   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1105   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1106   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1107   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1108   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1109   // material hash table.
1110
1111   void evaluate_space(const Position &pos, Color us, EvalInfo &ei) {
1112
1113     Color them = opposite_color(us);
1114
1115     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1116     // SpaceMask[us]. A square is unsafe it is attacked by an enemy
1117     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1118
1119     Bitboard safeSquares =   SpaceMask[us]
1120                           & ~pos.pawns(us)
1121                           & ~ei.attacked_by(them, PAWN)
1122                           & ~(~ei.attacked_by(us) & ei.attacked_by(them));
1123
1124     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly
1125     // pawn.
1126     Bitboard behindFriendlyPawns = pos.pawns(us);
1127     if (us == WHITE)
1128     {
1129         behindFriendlyPawns |= (behindFriendlyPawns >> 8);
1130         behindFriendlyPawns |= (behindFriendlyPawns >> 16);
1131     }
1132     else
1133     {
1134         behindFriendlyPawns |= (behindFriendlyPawns << 8);
1135         behindFriendlyPawns |= (behindFriendlyPawns << 16);
1136     }
1137
1138     int space =  count_1s_max_15(safeSquares)
1139                + count_1s_max_15(behindFriendlyPawns & safeSquares);
1140
1141     ei.mgValue += Sign[us] * apply_weight(Value(space * ei.mi->space_weight()), WeightSpace);
1142   }
1143
1144
1145   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value
1146
1147   inline Value apply_weight(Value v, int w) {
1148     return (v*w) / 0x100;
1149   }
1150
1151
1152   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame
1153   // score, based on game phase.  It also scales the return value by a
1154   // ScaleFactor array.
1155
1156   Value scale_by_game_phase(Value mv, Value ev, Phase ph, const ScaleFactor sf[]) {
1157
1158     assert(mv > -VALUE_INFINITE && mv < VALUE_INFINITE);
1159     assert(ev > -VALUE_INFINITE && ev < VALUE_INFINITE);
1160     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1161
1162     ev = apply_scale_factor(ev, sf[(ev > Value(0) ? WHITE : BLACK)]);
1163
1164     Value result = Value(int((mv * ph + ev * (128 - ph)) / 128));
1165     return Value(int(result) & ~(GrainSize - 1));
1166   }
1167
1168
1169   // count_1s_8bit() counts the number of nonzero bits in the 8 least
1170   // significant bits of a Bitboard. This function is used by the king
1171   // shield evaluation.
1172
1173   int count_1s_8bit(Bitboard b) {
1174     return int(BitCount8Bit[b & 0xFF]);
1175   }
1176
1177
1178   // compute_weight() computes the value of an evaluation weight, by combining
1179   // an UCI-configurable weight with an internal weight.
1180
1181   int compute_weight(int uciWeight, int internalWeight) {
1182
1183     uciWeight = (uciWeight * 0x100) / 100;
1184     return (uciWeight * internalWeight) / 0x100;
1185   }
1186
1187
1188   // helper used in read_weights()
1189   int weight_option(const std::string& opt, int weight) {
1190
1191     return compute_weight(get_option_value_int(opt), weight);
1192   }
1193
1194
1195   // init_safety() initizes the king safety evaluation, based on UCI
1196   // parameters.  It is called from read_weights().
1197
1198   void init_safety() {
1199
1200     QueenContactCheckBonus = get_option_value_int("Queen Contact Check Bonus");
1201     QueenCheckBonus        = get_option_value_int("Queen Check Bonus");
1202     RookCheckBonus         = get_option_value_int("Rook Check Bonus");
1203     BishopCheckBonus       = get_option_value_int("Bishop Check Bonus");
1204     KnightCheckBonus       = get_option_value_int("Knight Check Bonus");
1205     DiscoveredCheckBonus   = get_option_value_int("Discovered Check Bonus");
1206     MateThreatBonus        = get_option_value_int("Mate Threat Bonus");
1207
1208     int maxSlope = get_option_value_int("King Safety Max Slope");
1209     int peak     = get_option_value_int("King Safety Max Value") * 256 / 100;
1210     double a     = get_option_value_int("King Safety Coefficient") / 100.0;
1211     double b     = get_option_value_int("King Safety X Intercept");
1212     bool quad    = (get_option_value_string("King Safety Curve") == "Quadratic");
1213     bool linear  = (get_option_value_string("King Safety Curve") == "Linear");
1214
1215     for (int i = 0; i < 100; i++)
1216     {
1217         if (i < b)
1218             SafetyTable[i] = Value(0);
1219         else if(quad)
1220             SafetyTable[i] = Value((int)(a * (i - b) * (i - b)));
1221         else if(linear)
1222             SafetyTable[i] = Value((int)(100 * a * (i - b)));
1223     }
1224
1225     for (int i = 0; i < 100; i++)
1226     {
1227         if (SafetyTable[i+1] - SafetyTable[i] > maxSlope)
1228             for (int j = i + 1; j < 100; j++)
1229                 SafetyTable[j] = SafetyTable[j-1] + Value(maxSlope);
1230
1231         if (SafetyTable[i]  > Value(peak))
1232             SafetyTable[i] = Value(peak);
1233     }
1234   }
1235 }