6990a71d2bbb306d945cfedebc94c659e1497475
[stockfish] / src / evaluate.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2013 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <iomanip>
22 #include <sstream>
23 #include <algorithm>
24
25 #include "bitcount.h"
26 #include "evaluate.h"
27 #include "material.h"
28 #include "pawns.h"
29 #include "thread.h"
30 #include "ucioption.h"
31
32 namespace {
33
34   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
35   // by the evaluation functions.
36   struct EvalInfo {
37
38     // Pointers to material and pawn hash table entries
39     Material::Entry* mi;
40     Pawns::Entry* pi;
41
42     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
43     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][ALL_PIECES]
44     // contains all squares attacked by the given color.
45     Bitboard attackedBy[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB];
46
47     // kingRing[color] is the zone around the king which is considered
48     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
49     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
50     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
51     // is on g8, kingRing[BLACK] is a bitboard containing the squares f8, h8,
52     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
53     Bitboard kingRing[COLOR_NB];
54
55     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
56     // which attack a square in the kingRing of the enemy king.
57     int kingAttackersCount[COLOR_NB];
58
59     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
60     // given color which attack a square in the kingRing of the enemy king. The
61     // weights of the individual piece types are given by the variables
62     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
63     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
64     int kingAttackersWeight[COLOR_NB];
65
66     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
67     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
68     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
69     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
70     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
71     int kingAdjacentZoneAttacksCount[COLOR_NB];
72   };
73
74   // Evaluation grain size, must be a power of 2
75   const int GrainSize = 8;
76
77   // Evaluation weights, initialized from UCI options
78   enum { Mobility, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
79   Score Weights[6];
80
81   typedef Value V;
82   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
83
84   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
85   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
86   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
87   // parameters at 100, which looks prettier.
88   //
89   // Values modified by Joona Kiiski
90   const Score WeightsInternal[] = {
91       S(289, 344), S(221, 273), S(46, 0), S(271, 0), S(307, 0)
92   };
93
94   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
95   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
96   // by friendly pieces.
97   const Score MobilityBonus[][32] = {
98      {}, {},
99      { S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0, -3), S(12,  7), S(25, 17), // Knights
100        S( 31, 22), S( 38, 27), S( 38, 27) },
101      { S(-25,-30), S(-11,-16), S(  3, -2), S(17, 12), S(31, 26), S(45, 40), // Bishops
102        S( 57, 52), S( 65, 60), S( 71, 65), S(74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
103        S( 79, 74), S( 80, 75), S( 81, 76), S(81, 76) },
104      { S(-20,-36), S(-14,-19), S( -8, -3), S(-2, 13), S( 4, 29), S(10, 46), // Rooks
105        S( 14, 62), S( 19, 79), S( 23, 95), S(26,106), S(27,111), S(28,114),
106        S( 29,116), S( 30,117), S( 31,118), S(32,118) },
107      { S(-10,-18), S( -8,-13), S( -6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8), // Queens
108        S(  3, 13), S(  5, 19), S(  8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
109        S( 16, 35), S( 17, 35), S( 18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
110        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
111        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
112        S( 20, 35), S( 20, 35) }
113   };
114
115   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
116   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
117   const Value OutpostBonus[][SQUARE_NB] = {
118   {
119   //  A     B     C     D     E     F     G     H
120     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
121     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
122     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
123     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
124     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
125     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
126   {
127     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
128     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
129     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
130     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
131     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
132     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
133   };
134
135   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
136   // which piece type attacks which one.
137   const Score ThreatBonus[][PIECE_TYPE_NB] = {
138     {}, {},
139     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
140     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
141     { S(0, 0), S( 0, 22), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
142     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
143   };
144
145   // ThreatenedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
146   // piece type is attacked by an enemy pawn.
147   const Score ThreatenedByPawnPenalty[] = {
148     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
149   };
150
151   #undef S
152
153   const Score BishopPinBonus = make_score(66, 11);
154
155   // Bonus for having the side to move (modified by Joona Kiiski)
156   const Score Tempo = make_score(24, 11);
157
158   // Rooks and queens on the 7th rank
159   const Score RookOn7thBonus  = make_score(3, 20);
160   const Score QueenOn7thBonus = make_score(1,  8);
161
162   // Rooks and queens attacking pawns on the same rank
163   const Score RookOnPawnBonus  = make_score(3, 48);
164   const Score QueenOnPawnBonus = make_score(1, 40);
165
166   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
167   const Score RookOpenFileBonus     = make_score(43, 21);
168   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 10);
169
170   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
171   // right to castle.
172   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
173
174   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
175   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
176   // happen in Chess960 games.
177   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(100, 100);
178
179   // Penalty for an undefended bishop or knight
180   const Score UndefendedMinorPenalty = make_score(25, 10);
181
182   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
183   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
184   // based on how many squares inside this area are safe and available for
185   // friendly minor pieces.
186   const Bitboard SpaceMask[] = {
187     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
188     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
189     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
190     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
191     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
192     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
193   };
194
195   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
196   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
197   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
198   // is used as an index to KingDangerTable[].
199   //
200   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
201   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
202
203   // Bonuses for enemy's safe checks
204   const int QueenContactCheckBonus = 6;
205   const int RookContactCheckBonus  = 4;
206   const int QueenCheckBonus        = 3;
207   const int RookCheckBonus         = 2;
208   const int BishopCheckBonus       = 1;
209   const int KnightCheckBonus       = 1;
210
211   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
212   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
213   const int InitKingDanger[] = {
214      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
215      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
216      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
217     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
218     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
219     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
220     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
221     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
222   };
223
224   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
225   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
226   Score KingDangerTable[COLOR_NB][128];
227
228   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
229   // evaluation terms, used when tracing.
230   Score TracedScores[COLOR_NB][16];
231   std::stringstream TraceStream;
232
233   enum TracedType {
234     PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
235     PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
236   };
237
238   // Function prototypes
239   template<bool Trace>
240   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
241
242   template<Color Us>
243   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
244
245   template<Color Us, bool Trace>
246   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
247
248   template<Color Us, bool Trace>
249   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
250
251   template<Color Us>
252   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
253
254   template<Color Us>
255   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
256
257   template<Color Us>
258   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
259
260   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
261
262   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
263   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
264   double to_cp(Value v);
265   void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
266   void trace_row(const char* name, int idx);
267 }
268
269
270 namespace Eval {
271
272   /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
273   /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
274   /// between them based on the remaining material.
275
276   Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
277     return do_evaluate<false>(pos, margin);
278   }
279
280
281   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
282   /// and setup king tables.
283
284   void init() {
285
286     Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
287     Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
288     Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
289     Weights[KingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
290     Weights[KingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
291
292     const int MaxSlope = 30;
293     const int Peak = 1280;
294
295     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
296     {
297         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
298
299         KingDangerTable[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerUs]);
300         KingDangerTable[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerThem]);
301     }
302   }
303
304
305   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
306   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
307   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
308
309   std::string trace(const Position& pos) {
310
311     Value margin;
312     std::string totals;
313
314     Search::RootColor = pos.side_to_move();
315
316     TraceStream.str("");
317     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
318     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
319
320     do_evaluate<true>(pos, margin);
321
322     totals = TraceStream.str();
323     TraceStream.str("");
324
325     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
326                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
327                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
328
329     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
330     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
331     trace_row("Pawns", PAWN);
332     trace_row("Knights", KNIGHT);
333     trace_row("Bishops", BISHOP);
334     trace_row("Rooks", ROOK);
335     trace_row("Queens", QUEEN);
336     trace_row("Mobility", MOBILITY);
337     trace_row("King safety", KING);
338     trace_row("Threats", THREAT);
339     trace_row("Passed pawns", PASSED);
340     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
341     trace_row("Space", SPACE);
342
343     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
344     trace_row("Total", TOTAL);
345     TraceStream << totals;
346
347     return TraceStream.str();
348   }
349
350 } // namespace Eval
351
352
353 namespace {
354
355 template<bool Trace>
356 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
357
358   assert(!pos.checkers());
359
360   EvalInfo ei;
361   Value margins[COLOR_NB];
362   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
363   Thread* th = pos.this_thread();
364
365   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
366   // that typically is used by the search for pruning decisions.
367   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
368
369   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
370   // in the position object (material + piece square tables) and adding
371   // Tempo bonus. Score is computed from the point of view of white.
372   score = pos.psq_score() + (pos.side_to_move() == WHITE ? Tempo : -Tempo);
373
374   // Probe the material hash table
375   ei.mi = Material::probe(pos, th->materialTable, th->endgames);
376   score += ei.mi->material_value();
377
378   // If we have a specialized evaluation function for the current material
379   // configuration, call it and return.
380   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
381   {
382       margin = VALUE_ZERO;
383       return ei.mi->evaluate(pos);
384   }
385
386   // Probe the pawn hash table
387   ei.pi = Pawns::probe(pos, th->pawnsTable);
388   score += ei.pi->pawns_value();
389
390   // Initialize attack and king safety bitboards
391   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
392   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
393
394   // Evaluate pieces and mobility
395   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
396           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
397
398   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
399
400   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
401   // information when computing the king safety evaluation.
402   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
403           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
404
405   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
406   score +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
407           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
408
409   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
410   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
411           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
412
413   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
414   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
415       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
416
417   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
418   if (ei.mi->space_weight())
419   {
420       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
421       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
422   }
423
424   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
425   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
426                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
427
428   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
429   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
430   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
431       && pos.opposite_bishops()
432       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
433   {
434       // Only the two bishops ?
435       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMg
436           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMg)
437       {
438           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
439           // certainly a draw or at least two pawns.
440           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
441           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
442       }
443       else
444           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
445           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
446            sf = ScaleFactor(50);
447   }
448
449   margin = margins[pos.side_to_move()];
450   Value v = interpolate(score, ei.mi->game_phase(), sf);
451
452   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
453   if (Trace)
454   {
455       trace_add(PST, pos.psq_score());
456       trace_add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
457       trace_add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
458       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
459       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
460       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
461       trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
462       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
463       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
464       trace_add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
465       trace_add(TOTAL, score);
466       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
467                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
468                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
469                   << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
470                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
471                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
472                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
473   }
474
475   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
476 }
477
478
479   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
480   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
481
482   template<Color Us>
483   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
484
485     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
486
487     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
488     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
489
490     // Init king safety tables only if we are going to use them
491     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
492         && pos.non_pawn_material(Us) > QueenValueMg + PawnValueMg)
493     {
494         ei.kingRing[Them] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
495         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
496         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
497         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
498     } else
499         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
500   }
501
502
503   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
504
505   template<PieceType Piece, Color Us>
506   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
507
508     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
509
510     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
511
512     // Initial bonus based on square
513     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
514
515     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
516     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
517     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
518     {
519         if (   !pos.pieces(Them, KNIGHT)
520             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(Them, BISHOP)))
521             bonus += bonus + bonus / 2;
522         else
523             bonus += bonus / 2;
524     }
525     return make_score(bonus, bonus);
526   }
527
528
529   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
530
531   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
532   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
533
534     Bitboard b;
535     Square s, ksq;
536     int mob;
537     File f;
538     Score score = SCORE_ZERO;
539
540     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
541     const Square* pl = pos.piece_list(Us, Piece);
542
543     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
544
545     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
546     {
547         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
548         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
549             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
550         else if (Piece == BISHOP)
551             b = attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, QUEEN));
552         else if (Piece == ROOK)
553             b = attacks_bb<ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN));
554         else
555             assert(false);
556
557         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
558
559         if (b & ei.kingRing[Them])
560         {
561             ei.kingAttackersCount[Us]++;
562             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
563             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
564             if (bb)
565                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
566         }
567
568         mob = (Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
569                               : popcount<Full >(b & mobilityArea));
570
571         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
572
573         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
574         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
575         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
576             score -= ThreatenedByPawnPenalty[Piece];
577
578         // Otherwise give a bonus if we are a bishop and can pin a piece or
579         // can give a discovered check through an x-ray attack.
580         else if (    Piece == BISHOP
581                  && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s)
582                  && !more_than_one(BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces()))
583                  score += BishopPinBonus;
584
585         // Bishop and knight outposts squares
586         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
587             && !(pos.pieces(Them, PAWN) & attack_span_mask(Us, s)))
588             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
589
590         if ((Piece == ROOK || Piece == QUEEN) && relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
591         {
592             // Major piece on 7th rank
593             if (   relative_rank(Us, s) == RANK_7
594                 && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
595                 score += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
596
597             // Major piece attacking pawns on the same rank
598             Bitboard pawns = pos.pieces(Them, PAWN) & rank_bb(s);
599             if (pawns)
600                 score += (Piece == ROOK ? RookOnPawnBonus
601                                         : QueenOnPawnBonus) * popcount<Max15>(pawns);
602         }
603
604         // Special extra evaluation for bishops
605         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
606         {
607             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
608             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
609             // problem, especially when that pawn is also blocked.
610             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
611             {
612                 Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
613                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
614                 {
615                     if (!pos.is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
616                         score -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
617                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
618                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty;
619                     else
620                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
621                 }
622             }
623         }
624
625         // Special extra evaluation for rooks
626         if (Piece == ROOK)
627         {
628             // Open and half-open files
629             f = file_of(s);
630             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
631             {
632                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
633                     score += RookOpenFileBonus;
634                 else
635                     score += RookHalfOpenFileBonus;
636             }
637
638             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
639             // king has lost right to castle.
640             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
641                 continue;
642
643             ksq = pos.king_square(Us);
644
645             if (    file_of(ksq) >= FILE_E
646                 &&  file_of(s) > file_of(ksq)
647                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
648             {
649                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
650                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, file_of(ksq)))
651                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
652                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
653             }
654             else if (    file_of(ksq) <= FILE_D
655                      &&  file_of(s) < file_of(ksq)
656                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
657             {
658                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
659                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, file_of(ksq)))
660                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
661                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
662             }
663         }
664     }
665
666     if (Trace)
667         TracedScores[Us][Piece] = score;
668
669     return score;
670   }
671
672
673   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
674   // and the type of attacked one.
675
676   template<Color Us>
677   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
678
679     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
680
681     Bitboard b, undefendedMinors, weakEnemies;
682     Score score = SCORE_ZERO;
683
684     // Undefended minors get penalized even if not under attack
685     undefendedMinors =  pos.pieces(Them)
686                       & (pos.pieces(BISHOP) | pos.pieces(KNIGHT))
687                       & ~ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES];
688
689     if (undefendedMinors)
690         score += UndefendedMinorPenalty;
691
692     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
693     weakEnemies =  pos.pieces(Them)
694                  & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
695                  & ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES];
696
697     if (!weakEnemies)
698         return score;
699
700     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
701     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
702     // considered because are already handled in king evaluation.
703     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
704     {
705         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
706         if (b)
707             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
708                 if (b & pos.pieces(pt2))
709                     score += ThreatBonus[pt1][pt2];
710     }
711     return score;
712   }
713
714
715   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
716   // pieces of a given color.
717
718   template<Color Us, bool Trace>
719   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
720
721     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
722
723     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
724
725     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
726     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us));
727
728     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
729     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
730     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
731     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
732
733     // Sum up all attacked squares
734     ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
735                                     | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
736                                     | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
737     return score;
738   }
739
740
741   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
742
743   template<Color Us, bool Trace>
744   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
745
746     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
747
748     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
749     int attackUnits;
750     const Square ksq = pos.king_square(Us);
751
752     // King shelter and enemy pawns storm
753     Score score = ei.pi->king_safety<Us>(pos, ksq);
754
755     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
756     // from optimally tuned.
757     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
758         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
759     {
760         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
761         // apart from the king itself
762         undefended = ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES] & ei.attackedBy[Us][KING];
763         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
764                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
765                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
766
767         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
768         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
769         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
770         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
771         // king, and the quality of the pawn shelter.
772         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
773                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
774                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
775                      - mg_value(score) / 32;
776
777         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
778         // squares around the king attacked by enemy queen...
779         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
780         if (b)
781         {
782             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
783             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
784                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
785             if (b)
786                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
787                               * popcount<Max15>(b)
788                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
789         }
790
791         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
792         // squares around the king attacked by enemy rooks...
793         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
794
795         // Consider only squares where the enemy rook gives check
796         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
797
798         if (b)
799         {
800             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
801             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
802                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
803             if (b)
804                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
805                               * popcount<Max15>(b)
806                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
807         }
808
809         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
810         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES]);
811
812         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
813         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
814
815         // Enemy queen safe checks
816         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
817         if (b)
818             attackUnits += QueenCheckBonus * popcount<Max15>(b);
819
820         // Enemy rooks safe checks
821         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
822         if (b)
823             attackUnits += RookCheckBonus * popcount<Max15>(b);
824
825         // Enemy bishops safe checks
826         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
827         if (b)
828             attackUnits += BishopCheckBonus * popcount<Max15>(b);
829
830         // Enemy knights safe checks
831         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
832         if (b)
833             attackUnits += KnightCheckBonus * popcount<Max15>(b);
834
835         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
836         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
837
838         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
839         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
840         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
841         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
842         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
843         score -= KingDangerTable[Us == Search::RootColor][attackUnits];
844         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us == Search::RootColor][attackUnits]);
845     }
846
847     if (Trace)
848         TracedScores[Us][KING] = score;
849
850     return score;
851   }
852
853
854   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
855
856   template<Color Us>
857   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
858
859     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
860
861     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
862     Score score = SCORE_ZERO;
863
864     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
865
866     if (!b)
867         return SCORE_ZERO;
868
869     do {
870         Square s = pop_lsb(&b);
871
872         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
873
874         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
875         int rr = r * (r - 1);
876
877         // Base bonus based on rank
878         Value mbonus = Value(20 * rr);
879         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
880
881         if (rr)
882         {
883             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
884
885             // Adjust bonus based on kings proximity
886             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
887             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
888
889             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
890             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
891                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
892
893             // If the pawn is free to advance, increase bonus
894             if (pos.is_empty(blockSq))
895             {
896                 squaresToQueen = forward_bb(Us, s);
897                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES];
898
899                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
900                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
901                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
902                 if (   (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
903                     && (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
904                     unsafeSquares = squaresToQueen;
905                 else
906                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES] | pos.pieces(Them));
907
908                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
909                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
910                 if (!unsafeSquares)
911                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
912                 else
913                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
914                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
915                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
916                     // if no, somewhat smaller bonus.
917                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
918             }
919         } // rr != 0
920
921         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
922         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
923         supportingPawns = pos.pieces(Us, PAWN) & adjacent_files_bb(file_of(s));
924         if (supportingPawns & rank_bb(s))
925             ebonus += Value(r * 20);
926
927         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
928             ebonus += Value(r * 12);
929
930         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
931         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
932         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
933         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
934         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
935         // value if the other side has a rook or queen.
936         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
937         {
938             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMg)
939                 ebonus += ebonus / 4;
940             else if (pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
941                 ebonus -= ebonus / 4;
942         }
943         score += make_score(mbonus, ebonus);
944
945     } while (b);
946
947     // Add the scores to the middle game and endgame eval
948     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
949   }
950
951
952   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
953   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
954
955   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
956
957     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
958     Square s, blockSq, queeningSquare;
959     Color c, winnerSide, loserSide;
960     bool pathDefended, opposed;
961     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
962     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
963
964     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
965     // record how many plies are required for promotion.
966     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
967     {
968         // Skip if other side has non-pawn pieces
969         if (pos.non_pawn_material(~c))
970             continue;
971
972         b = ei.pi->passed_pawns(c);
973
974         while (b)
975         {
976             s = pop_lsb(&b);
977             queeningSquare = relative_square(c, file_of(s) | RANK_8);
978             queeningPath = forward_bb(c, s);
979
980             // Compute plies to queening and check direct advancement
981             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
982             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
983             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][ALL_PIECES] & queeningPath) == queeningPath);
984
985             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
986                 continue;
987
988             // Opponent king cannot block because path is defended and position
989             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
990             assert(!pos.checkers());
991             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
992
993             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
994             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
995
996             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
997                 continue;
998
999             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
1000             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
1001         }
1002     }
1003
1004     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
1005     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
1006     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
1007         return SCORE_ZERO;
1008
1009     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
1010     loserSide = ~winnerSide;
1011
1012     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
1013     b = candidates = pos.pieces(loserSide, PAWN);
1014
1015     while (b)
1016     {
1017         s = pop_lsb(&b);
1018
1019         // Compute plies from queening
1020         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
1021         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1022         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1023
1024         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
1025         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
1026             || (forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(loserSide, PAWN)))
1027             candidates ^= s;
1028     }
1029
1030     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
1031     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
1032         return SCORE_ZERO;
1033
1034     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
1035     b = candidates;
1036
1037     while (b)
1038     {
1039         s = pop_lsb(&b);
1040         sacptg = blockersCount = 0;
1041         minKingDist = kingptg = 256;
1042
1043         // Compute plies from queening
1044         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
1045         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1046         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1047
1048         // Generate list of blocking pawns and supporters
1049         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
1050         opposed = forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1051         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1052
1053         assert(blockers);
1054
1055         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
1056         while (blockers)
1057         {
1058             blockSq = pop_lsb(&blockers);
1059             movesToGo = 256;
1060
1061             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1062             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1063             if (!opposed)
1064             {
1065                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
1066
1067                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1068                 {
1069                     d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1070                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1071                 }
1072             }
1073
1074             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1075             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1076
1077             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1078             {
1079                 d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1080                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1081             }
1082
1083             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1084             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1085             if (movesToGo <= 0)
1086                 continue;
1087
1088             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1089             sacptg += movesToGo * 2;
1090             blockersCount++;
1091
1092             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1093             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1094             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1095             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1096         }
1097
1098         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1099         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1100             return SCORE_ZERO;
1101
1102         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1103         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1104             return SCORE_ZERO;
1105     }
1106
1107     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1108     Score score = make_score(0, (Value) 1280 - 32 * pliesToQueen[winnerSide]);
1109     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1110   }
1111
1112
1113   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1114   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1115   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1116   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1117   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1118   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1119   template<Color Us>
1120   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1121
1122     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1123
1124     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1125     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1126     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1127     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1128                    & ~pos.pieces(Us, PAWN)
1129                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1130                    & (ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] | ~ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES]);
1131
1132     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1133     Bitboard behind = pos.pieces(Us, PAWN);
1134     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1135     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1136
1137     // Since SpaceMask[Us] is fully on our half of the board
1138     assert(unsigned(safe >> (Us == WHITE ? 32 : 0)) == 0);
1139
1140     // Count safe + (behind & safe) with a single popcount
1141     return popcount<Full>((Us == WHITE ? safe << 32 : safe >> 32) | (behind & safe));
1142   }
1143
1144
1145   // interpolate() interpolates between a middle game and an endgame score,
1146   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1147
1148   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1149
1150     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1151     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1152     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1153
1154     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1155     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1156     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1157   }
1158
1159
1160   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1161   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1162
1163   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1164
1165     // Scale option value from 100 to 256
1166     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1167     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1168
1169     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1170   }
1171
1172
1173   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1174   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1175
1176   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMg); }
1177
1178   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1179
1180     TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1181     TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1182   }
1183
1184
1185   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1186   // values of a single evaluation term.
1187
1188   void trace_row(const char* name, int idx) {
1189
1190     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1191     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1192
1193     switch (idx) {
1194     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1195         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1196                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1197                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1198         break;
1199     default:
1200         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1201                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1202                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1203                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1204                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1205                     << std::showpos
1206                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1207                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1208     }
1209   }
1210 }