69f0e4c27fa75e4caff8b23db06d911e23819de6
[stockfish] / src / evaluate.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <iomanip>
22 #include <sstream>
23 #include <algorithm>
24
25 #include "bitcount.h"
26 #include "evaluate.h"
27 #include "material.h"
28 #include "pawns.h"
29 #include "thread.h"
30 #include "ucioption.h"
31
32 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     MaterialEntry* mi;
40     PawnEntry* pi;
41
42     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
43     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][0] contains
44     // all squares attacked by the given color.
45     Bitboard attackedBy[2][8];
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[2];
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[2];
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[2];
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[2];
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(252, 344), S(216, 266), S(46, 0), S(247, 0), S(259, 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[][64] = {
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[][8] = {
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   // Bonus for having the side to move (modified by Joona Kiiski)
154   const Score Tempo = make_score(24, 11);
155
156   // Rooks and queens on the 7th rank
157   const Score RookOn7thBonus  = make_score(3, 20);
158   const Score QueenOn7thBonus = make_score(1,  8);
159
160   // Rooks and queens attacking pawns on the same rank
161   const Score RookOnPawnBonus  = make_score(3, 48);
162   const Score QueenOnPawnBonus = make_score(1, 40);
163
164   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
165   const Score RookOpenFileBonus     = make_score(43, 21);
166   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 10);
167
168   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
169   // right to castle.
170   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
171
172   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
173   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
174   // happen in Chess960 games.
175   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(100, 100);
176
177   // Penalty for an undefended bishop or knight
178   const Score UndefendedMinorPenalty = make_score(25, 10);
179
180   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
181   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
182   // based on how many squares inside this area are safe and available for
183   // friendly minor pieces.
184   const Bitboard SpaceMask[] = {
185     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
186     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
187     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
188     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
189     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
190     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
191   };
192
193   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
194   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
195   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
196   // is used as an index to KingDangerTable[].
197   //
198   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
199   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
200
201   // Bonuses for enemy's safe checks
202   const int QueenContactCheckBonus = 6;
203   const int RookContactCheckBonus  = 4;
204   const int QueenCheckBonus        = 3;
205   const int RookCheckBonus         = 2;
206   const int BishopCheckBonus       = 1;
207   const int KnightCheckBonus       = 1;
208
209   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
210   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
211   const int InitKingDanger[] = {
212      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
213      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
214      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
215     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
216     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
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   };
221
222   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
223   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
224   Score KingDangerTable[2][128];
225
226   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
227   // evaluation terms, used when tracing.
228   Score TracedScores[2][16];
229   std::stringstream TraceStream;
230
231   enum TracedType {
232     PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
233     PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
234   };
235
236   // Function prototypes
237   template<bool Trace>
238   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
239
240   template<Color Us>
241   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
242
243   template<Color Us, bool Trace>
244   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
245
246   template<Color Us, bool Trace>
247   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
248
249   template<Color Us>
250   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
251
252   template<Color Us>
253   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
254
255   template<Color Us>
256   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
257
258   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
259
260   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
261   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
262   double to_cp(Value v);
263   void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
264   void trace_row(const char* name, int idx);
265 }
266
267
268 namespace Eval {
269
270   Color RootColor;
271   Value ContemptFactor;
272   Value ValueDraw[2];
273
274   /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
275   /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
276   /// between them based on the remaining material.
277
278   Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
279     return do_evaluate<false>(pos, margin);
280   }
281
282
283   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
284   /// and setup king tables.
285
286   void init() {
287
288     Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
289     Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
290     Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
291     Weights[KingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
292     Weights[KingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
293
294     // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
295     // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
296     // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We
297     // do this by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem]
298     // by their average.
299     if (Options["UCI_AnalyseMode"])
300         Weights[KingDangerUs] = Weights[KingDangerThem] = (Weights[KingDangerUs] + Weights[KingDangerThem]) / 2;
301
302     const int MaxSlope = 30;
303     const int Peak = 1280;
304
305     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
306     {
307         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
308
309         KingDangerTable[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerUs]);
310         KingDangerTable[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerThem]);
311     }
312
313     if (Options["UCI_AnalyseMode"])
314         ContemptFactor = VALUE_ZERO;
315     else
316         ContemptFactor = Options["Contempt Factor"] * PawnValueMg / 100;
317   }
318
319
320   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
321   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
322   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
323
324   std::string trace(const Position& pos) {
325
326     Value margin;
327     std::string totals;
328
329     RootColor = pos.side_to_move();
330
331     TraceStream.str("");
332     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
333     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
334
335     do_evaluate<true>(pos, margin);
336
337     totals = TraceStream.str();
338     TraceStream.str("");
339
340     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
341                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
342                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
343
344     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
345     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
346     trace_row("Pawns", PAWN);
347     trace_row("Knights", KNIGHT);
348     trace_row("Bishops", BISHOP);
349     trace_row("Rooks", ROOK);
350     trace_row("Queens", QUEEN);
351     trace_row("Mobility", MOBILITY);
352     trace_row("King safety", KING);
353     trace_row("Threats", THREAT);
354     trace_row("Passed pawns", PASSED);
355     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
356     trace_row("Space", SPACE);
357
358     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
359     trace_row("Total", TOTAL);
360     TraceStream << totals;
361
362     return TraceStream.str();
363   }
364
365 } // namespace Eval
366
367
368 namespace {
369
370 template<bool Trace>
371 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
372
373   assert(!pos.in_check());
374
375   EvalInfo ei;
376   Value margins[2];
377   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
378
379   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
380   // that typically is used by the search for pruning decisions.
381   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
382
383   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
384   // in the position object (material + piece square tables) and adding
385   // Tempo bonus. Score is computed from the point of view of white.
386   score = pos.psq_score() + (pos.side_to_move() == WHITE ? Tempo : -Tempo);
387
388   // Probe the material hash table
389   ei.mi = pos.this_thread()->materialTable.probe(pos);
390   score += ei.mi->material_value();
391
392   // If we have a specialized evaluation function for the current material
393   // configuration, call it and return.
394   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
395   {
396       margin = VALUE_ZERO;
397       return ei.mi->evaluate(pos);
398   }
399
400   // Probe the pawn hash table
401   ei.pi = pos.this_thread()->pawnTable.probe(pos);
402   score += ei.pi->pawns_value();
403
404   // Initialize attack and king safety bitboards
405   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
406   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
407
408   // Evaluate pieces and mobility
409   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
410           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
411
412   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
413
414   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
415   // information when computing the king safety evaluation.
416   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
417           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
418
419   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
420   score +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
421           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
422
423   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
424   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
425           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
426
427   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
428   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
429       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
430
431   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
432   if (ei.mi->space_weight())
433   {
434       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
435       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
436   }
437
438   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
439   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
440                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
441
442   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
443   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
444   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
445       && pos.opposite_bishops()
446       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
447   {
448       // Only the two bishops ?
449       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMg
450           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMg)
451       {
452           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
453           // certainly a draw or at least two pawns.
454           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
455           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
456       }
457       else
458           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
459           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
460            sf = ScaleFactor(50);
461   }
462
463   margin = margins[pos.side_to_move()];
464   Value v = interpolate(score, ei.mi->game_phase(), sf);
465
466   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
467   if (Trace)
468   {
469       trace_add(PST, pos.psq_score());
470       trace_add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
471       trace_add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
472       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
473       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
474       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
475       trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
476       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
477       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
478       trace_add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
479       trace_add(TOTAL, score);
480       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
481                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
482                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
483                   << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
484                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
485                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
486                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
487   }
488
489   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
490 }
491
492
493   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
494   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
495
496   template<Color Us>
497   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
498
499     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
500
501     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
502     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
503
504     // Init king safety tables only if we are going to use them
505     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
506         && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMg + RookValueMg)
507     {
508         ei.kingRing[Them] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
509         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
510         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
511         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
512     } else
513         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
514   }
515
516
517   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
518
519   template<PieceType Piece, Color Us>
520   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
521
522     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
523
524     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
525
526     // Initial bonus based on square
527     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
528
529     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
530     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
531     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
532     {
533         if (   !pos.pieces(Them, KNIGHT)
534             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(Them, BISHOP)))
535             bonus += bonus + bonus / 2;
536         else
537             bonus += bonus / 2;
538     }
539     return make_score(bonus, bonus);
540   }
541
542
543   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
544
545   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
546   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
547
548     Bitboard b;
549     Square s, ksq;
550     int mob;
551     File f;
552     Score score = SCORE_ZERO;
553
554     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
555     const Square* pl = pos.piece_list(Us, Piece);
556
557     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
558
559     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
560     {
561         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
562         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
563             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
564         else if (Piece == BISHOP)
565             b = attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, QUEEN));
566         else if (Piece == ROOK)
567             b = attacks_bb<ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN));
568         else
569             assert(false);
570
571         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
572
573         if (b & ei.kingRing[Them])
574         {
575             ei.kingAttackersCount[Us]++;
576             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
577             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
578             if (bb)
579                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
580         }
581
582         mob = (Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
583                               : popcount<Full >(b & mobilityArea));
584
585         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
586
587         // Add a bonus if a slider is pinning an enemy piece
588         if (   (Piece == BISHOP || Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
589             && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s))
590         {
591             b = BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces();
592
593             assert(b);
594
595             if (!more_than_one(b) && (b & pos.pieces(Them)))
596                 score += ThreatBonus[Piece][type_of(pos.piece_on(lsb(b)))];
597         }
598
599         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
600         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
601         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
602             score -= ThreatenedByPawnPenalty[Piece];
603
604         // Bishop and knight outposts squares
605         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
606             && !(pos.pieces(Them, PAWN) & attack_span_mask(Us, s)))
607             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
608
609         if ((Piece == ROOK || Piece == QUEEN) && relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
610         {
611             // Major piece on 7th rank
612             if (   relative_rank(Us, s) == RANK_7
613                 && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
614                 score += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
615
616             // Major piece attacking pawns on the same rank
617             Bitboard pawns = pos.pieces(Them, PAWN) & rank_bb(s);
618             if (pawns)
619                 score += (Piece == ROOK ? RookOnPawnBonus
620                                         : QueenOnPawnBonus) * popcount<Max15>(pawns);
621         }
622
623         // Special extra evaluation for bishops
624         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
625         {
626             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
627             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
628             // problem, especially when that pawn is also blocked.
629             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
630             {
631                 Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
632                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
633                 {
634                     if (!pos.is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
635                         score -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
636                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
637                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty;
638                     else
639                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
640                 }
641             }
642         }
643
644         // Special extra evaluation for rooks
645         if (Piece == ROOK)
646         {
647             // Open and half-open files
648             f = file_of(s);
649             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
650             {
651                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
652                     score += RookOpenFileBonus;
653                 else
654                     score += RookHalfOpenFileBonus;
655             }
656
657             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
658             // king has lost right to castle.
659             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
660                 continue;
661
662             ksq = pos.king_square(Us);
663
664             if (    file_of(ksq) >= FILE_E
665                 &&  file_of(s) > file_of(ksq)
666                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
667             {
668                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
669                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, file_of(ksq)))
670                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
671                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
672             }
673             else if (    file_of(ksq) <= FILE_D
674                      &&  file_of(s) < file_of(ksq)
675                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
676             {
677                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
678                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, file_of(ksq)))
679                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
680                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
681             }
682         }
683     }
684
685     if (Trace)
686         TracedScores[Us][Piece] = score;
687
688     return score;
689   }
690
691
692   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
693   // and the type of attacked one.
694
695   template<Color Us>
696   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
697
698     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
699
700     Bitboard b, undefendedMinors, weakEnemies;
701     Score score = SCORE_ZERO;
702
703     // Undefended minors get penalized even if not under attack
704     undefendedMinors =  pos.pieces(Them)
705                       & (pos.pieces(BISHOP) | pos.pieces(KNIGHT))
706                       & ~ei.attackedBy[Them][0];
707
708     if (undefendedMinors)
709         score += more_than_one(undefendedMinors) ? UndefendedMinorPenalty * 2
710                                                  : UndefendedMinorPenalty;
711
712     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
713     weakEnemies =  pos.pieces(Them)
714                  & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
715                  & ei.attackedBy[Us][0];
716
717     if (!weakEnemies)
718         return score;
719
720     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
721     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
722     // considered because are already handled in king evaluation.
723     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
724     {
725         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
726         if (b)
727             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
728                 if (b & pos.pieces(pt2))
729                     score += ThreatBonus[pt1][pt2];
730     }
731     return score;
732   }
733
734
735   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
736   // pieces of a given color.
737
738   template<Color Us, bool Trace>
739   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
740
741     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
742
743     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
744
745     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
746     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us));
747
748     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
749     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
750     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
751     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
752
753     // Sum up all attacked squares
754     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
755                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
756                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
757     return score;
758   }
759
760
761   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
762
763   template<Color Us, bool Trace>
764   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
765
766     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
767
768     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
769     int attackUnits;
770     const Square ksq = pos.king_square(Us);
771
772     // King shelter and enemy pawns storm
773     Score score = ei.pi->king_safety<Us>(pos, ksq);
774
775     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
776     // from optimally tuned.
777     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
778         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
779     {
780         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
781         // apart from the king itself
782         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
783         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
784                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
785                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
786
787         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
788         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
789         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
790         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
791         // king, and the quality of the pawn shelter.
792         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
793                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
794                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
795                      - mg_value(score) / 32;
796
797         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
798         // squares around the king attacked by enemy queen...
799         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
800         if (b)
801         {
802             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
803             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
804                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
805             if (b)
806                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
807                               * popcount<Max15>(b)
808                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
809         }
810
811         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
812         // squares around the king attacked by enemy rooks...
813         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
814
815         // Consider only squares where the enemy rook gives check
816         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
817
818         if (b)
819         {
820             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
821             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
822                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
823             if (b)
824                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
825                               * popcount<Max15>(b)
826                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
827         }
828
829         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
830         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
831
832         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
833         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
834
835         // Enemy queen safe checks
836         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
837         if (b)
838             attackUnits += QueenCheckBonus * popcount<Max15>(b);
839
840         // Enemy rooks safe checks
841         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
842         if (b)
843             attackUnits += RookCheckBonus * popcount<Max15>(b);
844
845         // Enemy bishops safe checks
846         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
847         if (b)
848             attackUnits += BishopCheckBonus * popcount<Max15>(b);
849
850         // Enemy knights safe checks
851         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
852         if (b)
853             attackUnits += KnightCheckBonus * popcount<Max15>(b);
854
855         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
856         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
857
858         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
859         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
860         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
861         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
862         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
863         score -= KingDangerTable[Us == Eval::RootColor][attackUnits];
864         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us == Eval::RootColor][attackUnits]);
865     }
866
867     if (Trace)
868         TracedScores[Us][KING] = score;
869
870     return score;
871   }
872
873
874   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
875
876   template<Color Us>
877   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
878
879     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
880
881     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
882     Score score = SCORE_ZERO;
883
884     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
885
886     if (!b)
887         return SCORE_ZERO;
888
889     do {
890         Square s = pop_lsb(&b);
891
892         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
893
894         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
895         int rr = r * (r - 1);
896
897         // Base bonus based on rank
898         Value mbonus = Value(20 * rr);
899         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
900
901         if (rr)
902         {
903             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
904
905             // Adjust bonus based on kings proximity
906             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
907             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
908
909             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
910             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
911                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
912
913             // If the pawn is free to advance, increase bonus
914             if (pos.is_empty(blockSq))
915             {
916                 squaresToQueen = forward_bb(Us, s);
917                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
918
919                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
920                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
921                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
922                 if (   (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
923                     && (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
924                     unsafeSquares = squaresToQueen;
925                 else
926                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces(Them));
927
928                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
929                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
930                 if (!unsafeSquares)
931                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
932                 else
933                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
934                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
935                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
936                     // if no, somewhat smaller bonus.
937                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
938             }
939         } // rr != 0
940
941         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
942         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
943         supportingPawns = pos.pieces(Us, PAWN) & adjacent_files_bb(file_of(s));
944         if (supportingPawns & rank_bb(s))
945             ebonus += Value(r * 20);
946
947         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
948             ebonus += Value(r * 12);
949
950         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
951         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
952         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
953         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
954         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
955         // value if the other side has a rook or queen.
956         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
957         {
958             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMg)
959                 ebonus += ebonus / 4;
960             else if (pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
961                 ebonus -= ebonus / 4;
962         }
963         score += make_score(mbonus, ebonus);
964
965     } while (b);
966
967     // Add the scores to the middle game and endgame eval
968     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
969   }
970
971
972   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
973   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
974
975   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
976
977     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
978     Square s, blockSq, queeningSquare;
979     Color c, winnerSide, loserSide;
980     bool pathDefended, opposed;
981     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
982     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
983
984     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
985     // record how many plies are required for promotion.
986     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
987     {
988         // Skip if other side has non-pawn pieces
989         if (pos.non_pawn_material(~c))
990             continue;
991
992         b = ei.pi->passed_pawns(c);
993
994         while (b)
995         {
996             s = pop_lsb(&b);
997             queeningSquare = relative_square(c, file_of(s) | RANK_8);
998             queeningPath = forward_bb(c, s);
999
1000             // Compute plies to queening and check direct advancement
1001             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
1002             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
1003             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & queeningPath) == queeningPath);
1004
1005             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
1006                 continue;
1007
1008             // Opponent king cannot block because path is defended and position
1009             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
1010             assert(!pos.in_check());
1011             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
1012
1013             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
1014             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
1015
1016             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
1017                 continue;
1018
1019             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
1020             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
1021         }
1022     }
1023
1024     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
1025     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
1026     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
1027         return SCORE_ZERO;
1028
1029     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
1030     loserSide = ~winnerSide;
1031
1032     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
1033     b = candidates = pos.pieces(loserSide, PAWN);
1034
1035     while (b)
1036     {
1037         s = pop_lsb(&b);
1038
1039         // Compute plies from queening
1040         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
1041         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1042         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1043
1044         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
1045         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
1046             || (forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(loserSide, PAWN)))
1047             candidates ^= s;
1048     }
1049
1050     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
1051     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
1052         return SCORE_ZERO;
1053
1054     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
1055     b = candidates;
1056
1057     while (b)
1058     {
1059         s = pop_lsb(&b);
1060         sacptg = blockersCount = 0;
1061         minKingDist = kingptg = 256;
1062
1063         // Compute plies from queening
1064         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
1065         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1066         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1067
1068         // Generate list of blocking pawns and supporters
1069         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
1070         opposed = forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1071         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1072
1073         assert(blockers);
1074
1075         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
1076         while (blockers)
1077         {
1078             blockSq = pop_lsb(&blockers);
1079             movesToGo = 256;
1080
1081             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1082             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1083             if (!opposed)
1084             {
1085                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
1086
1087                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1088                 {
1089                     d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1090                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1091                 }
1092             }
1093
1094             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1095             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1096
1097             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1098             {
1099                 d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1100                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1101             }
1102
1103             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1104             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1105             if (movesToGo <= 0)
1106                 continue;
1107
1108             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1109             sacptg += movesToGo * 2;
1110             blockersCount++;
1111
1112             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1113             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1114             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1115             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1116         }
1117
1118         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1119         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1120             return SCORE_ZERO;
1121
1122         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1123         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1124             return SCORE_ZERO;
1125     }
1126
1127     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1128     Score score = make_score(0, (Value) 1280 - 32 * pliesToQueen[winnerSide]);
1129     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1130   }
1131
1132
1133   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1134   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1135   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1136   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1137   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1138   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1139   template<Color Us>
1140   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1141
1142     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1143
1144     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1145     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1146     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1147     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1148                    & ~pos.pieces(Us, PAWN)
1149                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1150                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1151
1152     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1153     Bitboard behind = pos.pieces(Us, PAWN);
1154     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1155     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1156
1157     return popcount<Max15>(safe) + popcount<Max15>(behind & safe);
1158   }
1159
1160
1161   // interpolate() interpolates between a middle game and an endgame score,
1162   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1163
1164   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1165
1166     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1167     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1168     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1169
1170     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1171     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1172     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1173   }
1174
1175
1176   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1177   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1178
1179   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1180
1181     // Scale option value from 100 to 256
1182     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1183     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1184
1185     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1186   }
1187
1188
1189   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1190   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1191
1192   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMg); }
1193
1194   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1195
1196     TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1197     TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1198   }
1199
1200
1201   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1202   // values of a single evaluation term.
1203
1204   void trace_row(const char* name, int idx) {
1205
1206     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1207     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1208
1209     switch (idx) {
1210     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1211         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1212                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1213                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1214         break;
1215     default:
1216         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1217                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1218                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1219                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1220                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1221                     << std::showpos
1222                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1223                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1224     }
1225   }
1226 }