]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/evaluate.cpp
664f3e859f32ea3e77fa352fa576fba98137000f
[stockfish] / src / evaluate.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26
27 #include "bitcount.h"
28 #include "evaluate.h"
29 #include "material.h"
30 #include "pawns.h"
31 #include "thread.h"
32 #include "ucioption.h"
33
34
35 ////
36 //// Local definitions
37 ////
38
39 namespace {
40
41   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
42   // by the evaluation functions.
43   struct EvalInfo {
44
45     // Pointer to pawn hash table entry
46     PawnInfo* pi;
47
48     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
49     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][0] contains
50     // all squares attacked by the given color.
51     Bitboard attackedBy[2][8];
52
53     // kingZone[color] is the zone around the enemy king which is considered
54     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
55     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
56     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
57     // is on g8, kingZone[WHITE] is a bitboard containing the squares f8, h8,
58     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
59     Bitboard kingZone[2];
60
61     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
62     // which attack a square in the kingZone of the enemy king.
63     int kingAttackersCount[2];
64
65     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
66     // given color which attack a square in the kingZone of the enemy king. The
67     // weights of the individual piece types are given by the variables
68     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
69     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
70     int kingAttackersWeight[2];
71
72     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
73     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
74     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
75     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
76     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
77     int kingAdjacentZoneAttacksCount[2];
78   };
79
80   // Evaluation grain size, must be a power of 2
81   const int GrainSize = 8;
82
83   // Evaluation weights, initialized from UCI options
84   enum { Mobility, PawnStructure, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
85   Score Weights[6];
86
87   typedef Value V;
88   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
89
90   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
91   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
92   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
93   // parameters at 100, which looks prettier.
94   //
95   // Values modified by Joona Kiiski
96   const Score WeightsInternal[] = {
97       S(248, 271), S(233, 201), S(252, 259), S(46, 0), S(247, 0), S(259, 0)
98   };
99
100   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
101   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
102   // by friendly pieces.
103   const Score MobilityBonus[][32] = {
104      {}, {},
105      { S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0, -3), S(12,  7), S(25, 17), // Knights
106        S( 31, 22), S( 38, 27), S( 38, 27) },
107      { S(-25,-30), S(-11,-16), S(  3, -2), S(17, 12), S(31, 26), S(45, 40), // Bishops
108        S( 57, 52), S( 65, 60), S( 71, 65), S(74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
109        S( 79, 74), S( 80, 75), S( 81, 76), S(81, 76) },
110      { S(-20,-36), S(-14,-19), S( -8, -3), S(-2, 13), S( 4, 29), S(10, 46), // Rooks
111        S( 14, 62), S( 19, 79), S( 23, 95), S(26,106), S(27,111), S(28,114),
112        S( 29,116), S( 30,117), S( 31,118), S(32,118) },
113      { S(-10,-18), S( -8,-13), S( -6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8), // Queens
114        S(  3, 13), S(  5, 19), S(  8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
115        S( 16, 35), S( 17, 35), S( 18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
116        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
117        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
118        S( 20, 35), S( 20, 35) }
119   };
120
121   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
122   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
123   const Value OutpostBonus[][64] = {
124   {
125   //  A     B     C     D     E     F     G     H
126     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
127     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
128     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
129     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
130     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
131     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0),
132     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
133     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0) },
134   {
135     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
136     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
137     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
138     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
139     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
140     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0),
141     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
142     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0) }
143   };
144
145   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
146   // which piece type attacks which one.
147   const Score ThreatBonus[][8] = {
148     {}, {},
149     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
150     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
151     { S(0, 0), S(-1, 29), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
152     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
153   };
154
155   // ThreatedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
156   // piece type is attacked by an enemy pawn.
157   const Score ThreatedByPawnPenalty[] = {
158     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
159   };
160
161   #undef S
162
163   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
164   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
165   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
166
167   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
168   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 43);
169   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 19);
170
171   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
172   // right to castle.
173   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
174
175   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
176   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
177   // based on how many squares inside this area are safe and available for
178   // friendly minor pieces.
179   const Bitboard SpaceMask[] = {
180     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
181     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
182     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
183     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
184     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
185     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
186   };
187
188   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
189   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
190   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
191   // is used as an index to KingDangerTable[].
192   //
193   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
194   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
195
196   // Bonuses for enemy's safe checks
197   const int QueenContactCheckBonus = 3;
198   const int QueenCheckBonus        = 2;
199   const int RookCheckBonus         = 1;
200   const int BishopCheckBonus       = 1;
201   const int KnightCheckBonus       = 1;
202
203   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
204   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
205   const int InitKingDanger[] = {
206      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
207      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
208      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
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     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
213     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
214   };
215
216   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
217   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
218   Score KingDangerTable[2][128];
219
220   // Pawn and material hash tables, indexed by the current thread id.
221   // Note that they will be initialized at 0 being global variables.
222   MaterialInfoTable* MaterialTable[MAX_THREADS];
223   PawnInfoTable* PawnTable[MAX_THREADS];
224
225   // Function prototypes
226   template<bool HasPopCnt>
227   Value do_evaluate(const Position& pos, Value margins[]);
228
229   template<Color Us, bool HasPopCnt>
230   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
231
232   template<Color Us, bool HasPopCnt>
233   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
234
235   template<Color Us, bool HasPopCnt>
236   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
237
238   template<Color Us>
239   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
240
241   template<Color Us, bool HasPopCnt>
242   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
243
244   template<Color Us>
245   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
246
247   Score apply_weight(Score v, Score weight);
248   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, const ScaleFactor sf[]);
249   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
250   void init_safety();
251 }
252
253
254 ////
255 //// Functions
256 ////
257
258
259 /// Prefetches in pawn hash tables
260
261 void prefetchPawn(Key key, int threadID) {
262
263     PawnTable[threadID]->prefetch(key);
264 }
265
266
267 /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
268 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
269 /// between them based on the remaining material.
270 Value evaluate(const Position& pos, Value margins[]) {
271
272     return CpuHasPOPCNT ? do_evaluate<true>(pos, margins)
273                         : do_evaluate<false>(pos, margins);
274 }
275
276 namespace {
277
278 template<bool HasPopCnt>
279 Value do_evaluate(const Position& pos, Value margins[]) {
280
281   EvalInfo ei;
282   ScaleFactor factor[2];
283   Score mobilityWhite, mobilityBlack;
284
285   assert(pos.is_ok());
286   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < MAX_THREADS);
287   assert(!pos.is_check());
288
289   // Initialize value by reading the incrementally updated scores included
290   // in the position object (material + piece square tables).
291   Score bonus = pos.value();
292
293   // margins[color] is the uncertainty estimation of position's evaluation
294   // and typically is used by the search for pruning decisions.
295   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
296
297   // Probe the material hash table
298   MaterialInfo* mi = MaterialTable[pos.thread()]->get_material_info(pos);
299   bonus += mi->material_value();
300
301   // If we have a specialized evaluation function for the current material
302   // configuration, call it and return.
303   if (mi->specialized_eval_exists())
304       return mi->evaluate(pos);
305
306   // After get_material_info() call that modifies them
307   factor[WHITE] = mi->scale_factor(pos, WHITE);
308   factor[BLACK] = mi->scale_factor(pos, BLACK);
309
310   // Probe the pawn hash table
311   ei.pi = PawnTable[pos.thread()]->get_pawn_info(pos);
312   bonus += apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]);
313
314   // Initialize attack and king safety bitboards
315   init_eval_info<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
316   init_eval_info<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
317
318   // Evaluate pieces and mobility
319   bonus +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei, mobilityWhite)
320           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei, mobilityBlack);
321
322   bonus += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
323
324   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
325   // information when computing the king safety evaluation.
326   bonus +=  evaluate_king<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei, margins)
327           - evaluate_king<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei, margins);
328
329   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
330   bonus +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
331           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
332
333   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
334   bonus +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
335           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
336
337   Phase phase = mi->game_phase();
338
339   // Middle-game specific evaluation terms
340   if (phase > PHASE_ENDGAME)
341   {
342       // Evaluate pawn storms in positions with opposite castling
343       if (   square_file(pos.king_square(WHITE)) >= FILE_E
344           && square_file(pos.king_square(BLACK)) <= FILE_D)
345
346           bonus += make_score(ei.pi->queenside_storm_value(WHITE) - ei.pi->kingside_storm_value(BLACK), 0);
347
348       else if (   square_file(pos.king_square(WHITE)) <= FILE_D
349                && square_file(pos.king_square(BLACK)) >= FILE_E)
350
351           bonus += make_score(ei.pi->kingside_storm_value(WHITE) - ei.pi->queenside_storm_value(BLACK), 0);
352
353       // Evaluate space for both sides
354       if (mi->space_weight() > 0)
355       {
356           int s = evaluate_space<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
357           bonus += apply_weight(make_score(s * mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
358       }
359   }
360
361   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
362   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those
363   if (   phase < PHASE_MIDGAME
364       && pos.opposite_colored_bishops()
365       && (   (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL && eg_value(bonus) > VALUE_ZERO)
366           || (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL && eg_value(bonus) < VALUE_ZERO)))
367   {
368       ScaleFactor sf;
369
370       // Only the two bishops ?
371       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
372           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
373       {
374           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
375           // certainly a draw or at least two pawns.
376           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
377           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
378       }
379       else
380           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
381           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
382            sf = ScaleFactor(50);
383
384       if (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
385           factor[WHITE] = sf;
386       if (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
387           factor[BLACK] = sf;
388   }
389
390   // Interpolate between the middle game and the endgame score
391   Value v = scale_by_game_phase(bonus, phase, factor);
392   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
393 }
394
395 } // namespace
396
397
398 /// init_eval() initializes various tables used by the evaluation function
399
400 void init_eval(int threads) {
401
402   assert(threads <= MAX_THREADS);
403
404   for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
405   {
406       if (i >= threads)
407       {
408           delete PawnTable[i];
409           delete MaterialTable[i];
410           PawnTable[i] = NULL;
411           MaterialTable[i] = NULL;
412           continue;
413       }
414       if (!PawnTable[i])
415           PawnTable[i] = new PawnInfoTable();
416
417       if (!MaterialTable[i])
418           MaterialTable[i] = new MaterialInfoTable();
419   }
420 }
421
422
423 /// quit_eval() releases heap-allocated memory at program termination
424
425 void quit_eval() {
426
427   init_eval(0);
428 }
429
430
431 /// read_weights() reads evaluation weights from the corresponding UCI parameters
432
433 void read_weights(Color us) {
434
435   // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
436   // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
437   const int kingDangerUs   = (us == WHITE ? KingDangerUs   : KingDangerThem);
438   const int kingDangerThem = (us == WHITE ? KingDangerThem : KingDangerUs);
439
440   Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
441   Weights[PawnStructure]  = weight_option("Pawn Structure (Middle Game)", "Pawn Structure (Endgame)", WeightsInternal[PawnStructure]);
442   Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
443   Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
444   Weights[kingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
445   Weights[kingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
446
447   // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We do this
448   // by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem] by their average.
449   if (get_option_value_bool("UCI_AnalyseMode"))
450       Weights[kingDangerUs] = Weights[kingDangerThem] = (Weights[kingDangerUs] + Weights[kingDangerThem]) / 2;
451
452   init_safety();
453 }
454
455
456 namespace {
457
458   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
459   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
460
461   template<Color Us, bool HasPopCnt>
462   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
463
464     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
465
466     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
467     ei.kingZone[Us] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
468     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
469     b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
470     ei.kingAttackersCount[Us] = b ? count_1s_max_15<HasPopCnt>(b) / 2 : EmptyBoardBB;
471     ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = EmptyBoardBB;
472   }
473
474
475   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
476
477   template<PieceType Piece, Color Us>
478   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
479
480     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
481
482     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
483
484     // Initial bonus based on square
485     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
486
487     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
488     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
489     if (bonus && bit_is_set(ei.attackedBy[Us][PAWN], s))
490     {
491         if (    pos.pieces(KNIGHT, Them) == EmptyBoardBB
492             && (SquaresByColorBB[square_color(s)] & pos.pieces(BISHOP, Them)) == EmptyBoardBB)
493             bonus += bonus + bonus / 2;
494         else
495             bonus += bonus / 2;
496     }
497     return make_score(bonus, bonus);
498   }
499
500
501   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
502
503   template<PieceType Piece, Color Us, bool HasPopCnt>
504   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard no_mob_area) {
505
506     Bitboard b;
507     Square s, ksq;
508     int mob;
509     File f;
510     Score bonus = SCORE_ZERO;
511
512     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
513     const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, Piece);
514
515     ei.attackedBy[Us][Piece] = EmptyBoardBB;
516
517     while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
518     {
519         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
520         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
521             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
522         else if (Piece == BISHOP)
523             b = bishop_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(QUEEN, Us));
524         else if (Piece == ROOK)
525             b = rook_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
526         else
527             assert(false);
528
529         // Update attack info
530         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
531
532         // King attacks
533         if (b & ei.kingZone[Us])
534         {
535             ei.kingAttackersCount[Us]++;
536             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
537             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
538             if (bb)
539                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += count_1s_max_15<HasPopCnt>(bb);
540         }
541
542         // Mobility
543         mob = (Piece != QUEEN ? count_1s_max_15<HasPopCnt>(b & no_mob_area)
544                               : count_1s<HasPopCnt>(b & no_mob_area));
545
546         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
547
548         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
549         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
550         if (bit_is_set(ei.attackedBy[Them][PAWN], s))
551             bonus -= ThreatedByPawnPenalty[Piece];
552
553         // Bishop and knight outposts squares
554         if ((Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT) && pos.square_is_weak(s, Us))
555             bonus += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
556
557         // Queen or rook on 7th rank
558         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
559             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
560             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
561         {
562             bonus += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
563         }
564
565         // Special extra evaluation for rooks
566         if (Piece == ROOK)
567         {
568             // Open and half-open files
569             f = square_file(s);
570             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
571             {
572                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
573                     bonus += RookOpenFileBonus;
574                 else
575                     bonus += RookHalfOpenFileBonus;
576             }
577
578             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
579             // king has lost right to castle.
580             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
581                 continue;
582
583             ksq = pos.king_square(Us);
584
585             if (    square_file(ksq) >= FILE_E
586                 &&  square_file(s) > square_file(ksq)
587                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
588             {
589                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
590                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, square_file(ksq)))
591                     bonus -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
592                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
593             }
594             else if (    square_file(ksq) <= FILE_D
595                      &&  square_file(s) < square_file(ksq)
596                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
597             {
598                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
599                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, square_file(ksq)))
600                     bonus -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
601                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
602             }
603         }
604     }
605     return bonus;
606   }
607
608
609   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
610   // and the type of attacked one.
611
612   template<Color Us>
613   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
614
615     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
616
617     Bitboard b;
618     Score bonus = SCORE_ZERO;
619
620     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
621     Bitboard weakEnemies =  pos.pieces_of_color(Them)
622                           & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
623                           & ei.attackedBy[Us][0];
624     if (!weakEnemies)
625         return SCORE_ZERO;
626
627     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
628     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
629     // considered because are already handled in king evaluation.
630     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
631     {
632         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
633         if (b)
634             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
635                 if (b & pos.pieces(pt2))
636                     bonus += ThreatBonus[pt1][pt2];
637     }
638     return bonus;
639   }
640
641
642   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
643   // pieces of a given color.
644
645   template<Color Us, bool HasPopCnt>
646   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
647
648     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
649
650     Score bonus = mobility = SCORE_ZERO;
651
652     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
653     const Bitboard no_mob_area = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces_of_color(Us));
654
655     bonus += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, no_mob_area);
656     bonus += evaluate_pieces<BISHOP, Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, no_mob_area);
657     bonus += evaluate_pieces<ROOK,   Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, no_mob_area);
658     bonus += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, no_mob_area);
659
660     // Sum up all attacked squares
661     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
662                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
663                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
664     return bonus;
665   }
666
667
668   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
669
670   template<Color Us, bool HasPopCnt>
671   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
672
673     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
674
675     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
676     int attackUnits;
677     const Square ksq = pos.king_square(Us);
678
679     // King shelter
680     Score bonus = ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq);
681
682     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
683     // from optimally tuned.
684     if (   ei.kingAttackersCount[Them]  >= 2
685         && pos.non_pawn_material(Them)  >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame
686         && pos.piece_count(Them, QUEEN) >= 1
687         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
688     {
689         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
690         // apart from the king itself
691         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
692         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
693                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
694                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
695
696         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
697         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
698         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
699         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
700         // king, and the quality of the pawn shelter.
701         attackUnits =  Min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
702                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + count_1s_max_15<HasPopCnt>(undefended))
703                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
704                      - mg_value(ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq)) / 32;
705
706         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
707         // squares around the king attacked by enemy queen...
708         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces_of_color(Them);
709         if (b)
710         {
711             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
712             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
713                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
714             if (b)
715                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
716                               * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b)
717                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
718         }
719
720         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
721         safe = ~(pos.pieces_of_color(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
722
723         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
724         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
725
726         // Enemy queen safe checks
727         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
728         if (b)
729             attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
730
731         // Enemy rooks safe checks
732         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
733         if (b)
734             attackUnits += RookCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
735
736         // Enemy bishops safe checks
737         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
738         if (b)
739             attackUnits += BishopCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
740
741         // Enemy knights safe checks
742         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
743         if (b)
744             attackUnits += KnightCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
745
746         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
747         attackUnits = Min(99, Max(0, attackUnits));
748
749         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
750         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
751         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
752         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
753         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
754         bonus -= KingDangerTable[Us][attackUnits];
755         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us][attackUnits]);
756     }
757     return bonus;
758   }
759
760
761   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
762
763   template<Color Us>
764   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
765
766     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
767
768     Score bonus = SCORE_ZERO;
769     Bitboard squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
770     Bitboard b = ei.pi->passed_pawns(Us);
771
772     if (!b)
773         return SCORE_ZERO;
774
775     do {
776         Square s = pop_1st_bit(&b);
777
778         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
779
780         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
781         int rr = r * (r - 1);
782
783         // Base bonus based on rank
784         Value mbonus = Value(20 * rr);
785         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
786
787         if (rr)
788         {
789             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
790
791             // Adjust bonus based on kings proximity
792             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 3 * rr);
793             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
794             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 6 * rr);
795
796             // If the pawn is free to advance, increase bonus
797             if (pos.square_is_empty(blockSq))
798             {
799                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
800                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
801
802                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
803                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
804                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
805                 if (   (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
806                     && (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
807                     unsafeSquares = squaresToQueen;
808                 else
809                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces_of_color(Them));
810
811                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
812                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
813                 if (!unsafeSquares)
814                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
815                 else
816                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
817                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
818                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
819                     // if no, somewhat smaller bonus.
820                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
821
822                 // At last, add a small bonus when there are no *friendly* pieces
823                 // in the pawn's path.
824                 if (!(squaresToQueen & pos.pieces_of_color(Us)))
825                     ebonus += Value(rr);
826             }
827         } // rr != 0
828
829         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
830         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
831         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & neighboring_files_bb(s);
832         if (supportingPawns & rank_bb(s))
833             ebonus += Value(r * 20);
834         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
835             ebonus += Value(r * 12);
836
837         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
838         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
839         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
840         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
841         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
842         // value if the other side has a rook or queen.
843         if (square_file(s) == FILE_A || square_file(s) == FILE_H)
844         {
845             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
846                 ebonus += ebonus / 4;
847             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
848                 ebonus -= ebonus / 4;
849         }
850         bonus += make_score(mbonus, ebonus);
851
852     } while (b);
853
854     // Add the scores to the middle game and endgame eval
855     return apply_weight(bonus, Weights[PassedPawns]);
856   }
857
858
859   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
860   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
861   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
862   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
863   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
864   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
865   template<Color Us, bool HasPopCnt>
866   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
867
868     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
869
870     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
871     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
872     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
873     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
874                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
875                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
876                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
877
878     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
879     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
880     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
881     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
882
883     return count_1s_max_15<HasPopCnt>(safe) + count_1s_max_15<HasPopCnt>(behind & safe);
884   }
885
886
887   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
888
889   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
890       return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
891                         (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
892   }
893
894
895   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
896   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
897
898   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, const ScaleFactor sf[]) {
899
900     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
901     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
902     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
903
904     Value eg = eg_value(v);
905     ScaleFactor f = sf[eg > VALUE_ZERO ? WHITE : BLACK];
906     Value ev = Value((eg * int(f)) / SCALE_FACTOR_NORMAL);
907
908     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
909     return Value(result & ~(GrainSize - 1));
910   }
911
912
913   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
914   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
915
916   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
917
918     // Scale option value from 100 to 256
919     int mg = get_option_value_int(mgOpt) * 256 / 100;
920     int eg = get_option_value_int(egOpt) * 256 / 100;
921
922     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
923   }
924
925
926   // init_safety() initizes the king safety evaluation, based on UCI
927   // parameters. It is called from read_weights().
928
929   void init_safety() {
930
931     const Value MaxSlope = Value(30);
932     const Value Peak = Value(1280);
933     Value t[100];
934
935     // First setup the base table
936     for (int i = 0; i < 100; i++)
937     {
938         t[i] = Value(int(0.4 * i * i));
939
940         if (i > 0)
941             t[i] = Min(t[i], t[i - 1] + MaxSlope);
942
943         t[i] = Min(t[i], Peak);
944     }
945
946     // Then apply the weights and get the final KingDangerTable[] array
947     for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
948         for (int i = 0; i < 100; i++)
949             KingDangerTable[c][i] = apply_weight(make_score(t[i], 0), Weights[KingDangerUs + c]);
950   }
951 }