git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/evaluate.cpp

   1 /*
   2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
   4   Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
   5
   6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9   (at your option) any later version.
  10
  11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14   GNU General Public License for more details.
  15
  16   You should have received a copy of the GNU General Public License
  17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19
  20
  21 ////
  22 //// Includes
  23 ////
  24
  25 #include <cassert>
  26 #include <cstring>
  27
  28 #include "bitcount.h"
  29 #include "evaluate.h"
  30 #include "material.h"
  31 #include "pawns.h"
  32 #include "scale.h"
  33 #include "thread.h"
  34 #include "ucioption.h"
  35
  36
  37 ////
  38 //// Local definitions
  39 ////
  40
  41 namespace {
  42
  43   const int Sign[2] = { 1, -1 };
  44
  45   // Evaluation grain size, must be a power of 2
  46   const int GrainSize = 8;
  47
  48   // Evaluation weights, initialized from UCI options
  49   int WeightMobilityMidgame, WeightMobilityEndgame;
  50   int WeightPawnStructureMidgame, WeightPawnStructureEndgame;
  51   int WeightPassedPawnsMidgame, WeightPassedPawnsEndgame;
  52   int WeightKingSafety[2];
  53   int WeightSpace;
  54
  55   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
  56   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
  57   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
  58   // parameters at 100, which looks prettier.
  59   //
  60   // Values modified by Joona Kiiski
  61   const int WeightMobilityMidgameInternal      = 248;
  62   const int WeightMobilityEndgameInternal      = 271;
  63   const int WeightPawnStructureMidgameInternal = 233;
  64   const int WeightPawnStructureEndgameInternal = 201;
  65   const int WeightPassedPawnsMidgameInternal   = 252;
  66   const int WeightPassedPawnsEndgameInternal   = 259;
  67   const int WeightKingSafetyInternal           = 247;
  68   const int WeightKingOppSafetyInternal        = 259;
  69   const int WeightSpaceInternal                = 46;
  70
  71   // Mobility and outposts bonus modified by Joona Kiiski
  72   //
  73   // Visually better to define tables constants
  74   typedef Value V;
  75
  76   // Knight mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
  77   // of attacked squares not occupied by friendly piecess.
  78   const Value MidgameKnightMobilityBonus[] = {
  79   //    0       1      2     3      4      5      6      7      8
  80     V(-38), V(-25),V(-12), V(0), V(12), V(25), V(31), V(38), V(38)
  81   };
  82
  83   const Value EndgameKnightMobilityBonus[] = {
  84   //    0       1      2     3      4      5      6      7      8
  85     V(-33), V(-23),V(-13), V(-3), V(7), V(17), V(22), V(27), V(27)
  86   };
  87
  88   // Bishop mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
  89   // of attacked squares not occupied by friendly pieces. X-ray attacks through
  90   // queens are also included.
  91   const Value MidgameBishopMobilityBonus[] = {
  92   //    0       1      2      3      4      5      6      7
  93     V(-25), V(-11),  V(3), V(17), V(31), V(45), V(57), V(65),
  94   //    8       9     10     11     12     13     14     15
  95     V( 71), V( 74), V(76), V(78), V(79), V(80), V(81), V(81)
  96   };
  97
  98   const Value EndgameBishopMobilityBonus[] = {
  99   //    0       1      2      3      4      5      6      7
 100     V(-30), V(-16), V(-2), V(12), V(26), V(40), V(52), V(60),
 101   //    8       9     10     11     12     13     14     15
 102     V( 65), V( 69), V(71), V(73), V(74), V(75), V(76), V(76)
 103   };
 104
 105   // Rook mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
 106   // of attacked squares not occupied by friendly pieces. X-ray attacks through
 107   // queens and rooks are also included.
 108   const Value MidgameRookMobilityBonus[] = {
 109   //    0       1      2      3      4      5      6      7
 110     V(-20), V(-14), V(-8), V(-2),  V(4), V(10), V(14), V(19),
 111   //    8       9     10     11     12     13     14     15
 112     V( 23), V( 26), V(27), V(28), V(29), V(30), V(31), V(32)
 113   };
 114
 115   const Value EndgameRookMobilityBonus[] = {
 116   //    0       1      2      3      4      5      6      7
 117     V(-36), V(-19), V(-3), V(13), V(29), V(46), V(62), V(79),
 118   //    8       9     10     11     12     13     14     15
 119     V( 95), V(106),V(111),V(114),V(116),V(117),V(118),V(118)
 120   };
 121
 122   // Queen mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
 123   // of attacked squares not occupied by friendly pieces.
 124   const Value MidgameQueenMobilityBonus[] = {
 125   //    0      1      2      3      4      5      6      7
 126     V(-10), V(-8), V(-6), V(-3), V(-1), V( 1), V( 3), V( 5),
 127   //    8      9     10     11     12     13     14     15
 128     V(  8), V(10), V(12), V(15), V(16), V(17), V(18), V(20),
 129   //   16     17     18     19     20     21     22     23
 130     V( 20), V(20), V(20), V(20), V(20), V(20), V(20), V(20),
 131   //   24     25     26     27     28     29     30     31
 132     V( 20), V(20), V(20), V(20), V(20), V(20), V(20), V(20)
 133   };
 134
 135   const Value EndgameQueenMobilityBonus[] = {
 136   //    0      1      2      3      4      5      6      7
 137     V(-18),V(-13), V(-7), V(-2), V( 3), V (8), V(13), V(19),
 138   //    8      9     10     11     12     13     14     15
 139     V( 23), V(27), V(32), V(34), V(35), V(35), V(35), V(35),
 140   //   16     17     18     19     20     21     22     23
 141     V( 35), V(35), V(35), V(35), V(35), V(35), V(35), V(35),
 142   //   24     25     26     27     28     29     30     31
 143     V( 35), V(35), V(35), V(35), V(35), V(35), V(35), V(35)
 144   };
 145
 146   // Outpost bonuses for knights and bishops, indexed by square (from white's
 147   // point of view).
 148   const Value KnightOutpostBonus[64] = {
 149   //  A     B     C     D     E     F     G     H
 150     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 1
 151     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 2
 152     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0), // 3
 153     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0), // 4
 154     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0), // 5
 155     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0), // 6
 156     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 7
 157     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0)  // 8
 158   };
 159
 160   const Value BishopOutpostBonus[64] = {
 161   //  A     B     C     D     E     F     G     H
 162     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 1
 163     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 2
 164     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0), // 3
 165     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0), // 4
 166     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0), // 5
 167     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0), // 6
 168     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 7
 169     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0)  // 8
 170   };
 171
 172   // Bonus for unstoppable passed pawns
 173   const Value UnstoppablePawnValue = Value(0x500);
 174
 175   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
 176   const Value MidgameRookOn7thBonus  = Value(47);
 177   const Value EndgameRookOn7thBonus  = Value(98);
 178   const Value MidgameQueenOn7thBonus = Value(27);
 179   const Value EndgameQueenOn7thBonus = Value(54);
 180
 181   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
 182   const Value RookOpenFileBonus = Value(43);
 183   const Value RookHalfOpenFileBonus = Value(19);
 184
 185   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
 186   // right to castle.
 187   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
 188
 189   // Penalty for a bishop on a7/h7 (a2/h2 for black) which is trapped by
 190   // enemy pawns.
 191   const Value TrappedBishopA7H7Penalty = Value(300);
 192
 193   // Bitboard masks for detecting trapped bishops on a7/h7 (a2/h2 for black)
 194   const Bitboard MaskA7H7[2] = {
 195     ((1ULL << SQ_A7) | (1ULL << SQ_H7)),
 196     ((1ULL << SQ_A2) | (1ULL << SQ_H2))
 197   };
 198
 199   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
 200   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
 201   // happen in Chess960 games.
 202   const Value TrappedBishopA1H1Penalty = Value(100);
 203
 204   // Bitboard masks for detecting trapped bishops on a1/h1 (a8/h8 for black)
 205   const Bitboard MaskA1H1[2] = {
 206     ((1ULL << SQ_A1) | (1ULL << SQ_H1)),
 207     ((1ULL << SQ_A8) | (1ULL << SQ_H8))
 208   };
 209
 210   // The SpaceMask[color] contains the area of the board which is considered
 211   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
 212   // based on how many squares inside this area are safe and available for
 213   // friendly minor pieces.
 214   const Bitboard SpaceMask[2] = {
 215     (1ULL<<SQ_C2) | (1ULL<<SQ_D2) | (1ULL<<SQ_E2) | (1ULL<<SQ_F2) |
 216     (1ULL<<SQ_C3) | (1ULL<<SQ_D3) | (1ULL<<SQ_E3) | (1ULL<<SQ_F3) |
 217     (1ULL<<SQ_C4) | (1ULL<<SQ_D4) | (1ULL<<SQ_E4) | (1ULL<<SQ_F4),
 218     (1ULL<<SQ_C7) | (1ULL<<SQ_D7) | (1ULL<<SQ_E7) | (1ULL<<SQ_F7) |
 219     (1ULL<<SQ_C6) | (1ULL<<SQ_D6) | (1ULL<<SQ_E6) | (1ULL<<SQ_F6) |
 220     (1ULL<<SQ_C5) | (1ULL<<SQ_D5) | (1ULL<<SQ_E5) | (1ULL<<SQ_F5)
 221   };
 222
 223   /// King safety constants and variables. The king safety scores are taken
 224   /// from the array SafetyTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
 225   /// the strength of the attack are added up into an integer, which is used
 226   /// as an index to SafetyTable[].
 227
 228   // Attack weights for each piece type
 229   const int QueenAttackWeight  = 5;
 230   const int RookAttackWeight   = 3;
 231   const int BishopAttackWeight = 2;
 232   const int KnightAttackWeight = 2;
 233
 234   // Bonuses for safe checks, initialized from UCI options
 235   int QueenContactCheckBonus, DiscoveredCheckBonus;
 236   int QueenCheckBonus, RookCheckBonus, BishopCheckBonus, KnightCheckBonus;
 237
 238   // Scan for queen contact mates?
 239   const bool QueenContactMates = true;
 240
 241   // Bonus for having a mate threat, initialized from UCI options
 242   int MateThreatBonus;
 243
 244   // InitKingDanger[] contains bonuses based on the position of the defending
 245   // king.
 246   const int InitKingDanger[64] = {
 247      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
 248      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
 249      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
 250     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
 251     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
 252     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
 253     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
 254     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
 255   };
 256
 257   // SafetyTable[] contains the actual king safety scores. It is initialized
 258   // in init_safety().
 259   Value SafetyTable[100];
 260
 261   // Pawn and material hash tables, indexed by the current thread id
 262   PawnInfoTable* PawnTable[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
 263   MaterialInfoTable* MaterialTable[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
 264
 265   // Sizes of pawn and material hash tables
 266   const int PawnTableSize = 16384;
 267   const int MaterialTableSize = 1024;
 268
 269   // Function prototypes
 270   template<bool HasPopCnt>
 271   Value do_evaluate(const Position& pos, EvalInfo& ei, int threadID);
 272
 273   template<Color Us, bool HasPopCnt>
 274   void evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei);
 275
 276   template<Color Us, bool HasPopCnt>
 277   void evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei);
 278
 279   template<Color Us, bool HasPopCnt>
 280   void evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
 281
 282   void evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
 283   void evaluate_trapped_bishop_a7h7(const Position& pos, Square s, Color us, EvalInfo& ei);
 284   void evaluate_trapped_bishop_a1h1(const Position& pos, Square s, Color us, EvalInfo& ei);
 285   inline Value apply_weight(Value v, int w);
 286   Value scale_by_game_phase(Value mv, Value ev, Phase ph, const ScaleFactor sf[]);
 287   int weight_option(const std::string& opt, int weight);
 288   void init_safety();
 289 }
 290
 291
 292 ////
 293 //// Functions
 294 ////
 295
 296 /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
 297 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
 298 /// between them based on the remaining material.
 299 Value evaluate(const Position& pos, EvalInfo& ei, int threadID) {
 300
 301     return CpuHasPOPCNT ? do_evaluate<true>(pos, ei, threadID)
 302                         : do_evaluate<false>(pos, ei, threadID);
 303 }
 304
 305 namespace {
 306
 307 template<bool HasPopCnt>
 308 Value do_evaluate(const Position& pos, EvalInfo& ei, int threadID) {
 309
 310   assert(pos.is_ok());
 311   assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
 312   assert(!pos.is_check());
 313
 314   memset(&ei, 0, sizeof(EvalInfo));
 315
 316   // Initialize by reading the incrementally updated scores included in the
 317   // position object (material + piece square tables)
 318   ei.mgValue = pos.mg_value();
 319   ei.egValue = pos.eg_value();
 320
 321   // Probe the material hash table
 322   ei.mi = MaterialTable[threadID]->get_material_info(pos);
 323   ei.mgValue += ei.mi->material_value();
 324   ei.egValue += ei.mi->material_value();
 325
 326   // If we have a specialized evaluation function for the current material
 327   // configuration, call it and return
 328   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
 329       return ei.mi->evaluate(pos);
 330
 331   // After get_material_info() call that modifies them
 332   ScaleFactor factor[2];
 333   factor[WHITE] = ei.mi->scale_factor(pos, WHITE);
 334   factor[BLACK] = ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
 335
 336   // Probe the pawn hash table
 337   ei.pi = PawnTable[threadID]->get_pawn_info(pos);
 338   ei.mgValue += apply_weight(ei.pi->mg_value(), WeightPawnStructureMidgame);
 339   ei.egValue += apply_weight(ei.pi->eg_value(), WeightPawnStructureEndgame);
 340
 341   // Initialize king attack bitboards and king attack zones for both sides
 342   ei.attackedBy[WHITE][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(WHITE));
 343   ei.attackedBy[BLACK][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(BLACK));
 344   ei.kingZone[WHITE] = ei.attackedBy[BLACK][KING] | (ei.attackedBy[BLACK][KING] >> 8);
 345   ei.kingZone[BLACK] = ei.attackedBy[WHITE][KING] | (ei.attackedBy[WHITE][KING] << 8);
 346
 347   // Initialize pawn attack bitboards for both sides
 348   ei.attackedBy[WHITE][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(WHITE);
 349   ei.attackedBy[BLACK][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(BLACK);
 350   Bitboard b1 = ei.attackedBy[WHITE][PAWN] & ei.attackedBy[BLACK][KING];
 351   Bitboard b2 = ei.attackedBy[BLACK][PAWN] & ei.attackedBy[WHITE][KING];
 352   if (b1)
 353       ei.kingAttackersCount[WHITE] = count_1s_max_15<HasPopCnt>(b1)/2;
 354
 355   if (b2)
 356       ei.kingAttackersCount[BLACK] = count_1s_max_15<HasPopCnt>(b2)/2;
 357
 358   // Evaluate pieces
 359   evaluate_pieces_of_color<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
 360   evaluate_pieces_of_color<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
 361
 362   // Kings. Kings are evaluated after all other pieces for both sides,
 363   // because we need complete attack information for all pieces when computing
 364   // the king safety evaluation.
 365   evaluate_king<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
 366   evaluate_king<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
 367
 368   // Evaluate passed pawns. We evaluate passed pawns for both sides at once,
 369   // because we need to know which side promotes first in positions where
 370   // both sides have an unstoppable passed pawn. To be called after all attacks
 371   // are computed, included king.
 372   if (ei.pi->passed_pawns())
 373       evaluate_passed_pawns(pos, ei);
 374
 375   Phase phase = pos.game_phase();
 376
 377   // Middle-game specific evaluation terms
 378   if (phase > PHASE_ENDGAME)
 379   {
 380     // Pawn storms in positions with opposite castling.
 381     if (   square_file(pos.king_square(WHITE)) >= FILE_E
 382         && square_file(pos.king_square(BLACK)) <= FILE_D)
 383
 384         ei.mgValue += ei.pi->queenside_storm_value(WHITE)
 385                     - ei.pi->kingside_storm_value(BLACK);
 386
 387     else if (   square_file(pos.king_square(WHITE)) <= FILE_D
 388              && square_file(pos.king_square(BLACK)) >= FILE_E)
 389
 390         ei.mgValue += ei.pi->kingside_storm_value(WHITE)
 391                     - ei.pi->queenside_storm_value(BLACK);
 392
 393     // Evaluate space for both sides
 394     if (ei.mi->space_weight() > 0)
 395     {
 396         evaluate_space<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
 397         evaluate_space<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
 398     }
 399   }
 400
 401   // Mobility
 402   ei.mgValue += apply_weight(ei.mgMobility, WeightMobilityMidgame);
 403   ei.egValue += apply_weight(ei.egMobility, WeightMobilityEndgame);
 404
 405   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
 406   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those
 407   if (   phase < PHASE_MIDGAME
 408       && pos.opposite_colored_bishops()
 409       && (   (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL && ei.egValue > Value(0))
 410           || (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL && ei.egValue < Value(0))))
 411   {
 412       ScaleFactor sf;
 413
 414       // Only the two bishops ?
 415       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
 416           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
 417       {
 418           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
 419           // certainly a draw or at least two pawns.
 420           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
 421           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
 422       }
 423       else
 424           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
 425           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
 426            sf = ScaleFactor(50);
 427
 428       if (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
 429           factor[WHITE] = sf;
 430       if (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
 431           factor[BLACK] = sf;
 432   }
 433
 434   // Interpolate between the middle game and the endgame score
 435   Color stm = pos.side_to_move();
 436
 437   Value v = Sign[stm] * scale_by_game_phase(ei.mgValue, ei.egValue, phase, factor);
 438
 439   return (ei.mateThreat[stm] == MOVE_NONE ? v : 8 * QueenValueMidgame - v);
 440 }
 441
 442 } // namespace
 443
 444 /// quick_evaluate() does a very approximate evaluation of the current position.
 445 /// It currently considers only material and piece square table scores. Perhaps
 446 /// we should add scores from the pawn and material hash tables?
 447
 448 Value quick_evaluate(const Position &pos) {
 449
 450   assert(pos.is_ok());
 451
 452   static const
 453   ScaleFactor sf[2] = {SCALE_FACTOR_NORMAL, SCALE_FACTOR_NORMAL};
 454
 455   Value mgv = pos.mg_value();
 456   Value egv = pos.eg_value();
 457   Phase ph = pos.game_phase();
 458   Color stm = pos.side_to_move();
 459
 460   return Sign[stm] * scale_by_game_phase(mgv, egv, ph, sf);
 461 }
 462
 463
 464 /// init_eval() initializes various tables used by the evaluation function
 465
 466 void init_eval(int threads) {
 467
 468   assert(threads <= THREAD_MAX);
 469
 470   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
 471   {
 472     if (i >= threads)
 473     {
 474         delete PawnTable[i];
 475         delete MaterialTable[i];
 476         PawnTable[i] = NULL;
 477         MaterialTable[i] = NULL;
 478         continue;
 479     }
 480     if (!PawnTable[i])
 481         PawnTable[i] = new PawnInfoTable(PawnTableSize);
 482     if (!MaterialTable[i])
 483         MaterialTable[i] = new MaterialInfoTable(MaterialTableSize);
 484   }
 485 }
 486
 487
 488 /// quit_eval() releases heap-allocated memory at program termination
 489
 490 void quit_eval() {
 491
 492   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
 493   {
 494       delete PawnTable[i];
 495       delete MaterialTable[i];
 496       PawnTable[i] = NULL;
 497       MaterialTable[i] = NULL;
 498   }
 499 }
 500
 501
 502 /// read_weights() reads evaluation weights from the corresponding UCI parameters
 503
 504 void read_weights(Color us) {
 505
 506   Color them = opposite_color(us);
 507
 508   WeightMobilityMidgame      = weight_option("Mobility (Middle Game)", WeightMobilityMidgameInternal);
 509   WeightMobilityEndgame      = weight_option("Mobility (Endgame)", WeightMobilityEndgameInternal);
 510   WeightPawnStructureMidgame = weight_option("Pawn Structure (Middle Game)", WeightPawnStructureMidgameInternal);
 511   WeightPawnStructureEndgame = weight_option("Pawn Structure (Endgame)", WeightPawnStructureEndgameInternal);
 512   WeightPassedPawnsMidgame   = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", WeightPassedPawnsMidgameInternal);
 513   WeightPassedPawnsEndgame   = weight_option("Passed Pawns (Endgame)", WeightPassedPawnsEndgameInternal);
 514   WeightSpace                = weight_option("Space", WeightSpaceInternal);
 515   WeightKingSafety[us]       = weight_option("Cowardice", WeightKingSafetyInternal);
 516   WeightKingSafety[them]     = weight_option("Aggressiveness", WeightKingOppSafetyInternal);
 517
 518   // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We do this
 519   // by replacing both WeightKingSafety[us] and WeightKingSafety[them] by their average.
 520   if (get_option_value_bool("UCI_AnalyseMode"))
 521   {
 522       WeightKingSafety[us] = (WeightKingSafety[us] + WeightKingSafety[them]) / 2;
 523       WeightKingSafety[them] = WeightKingSafety[us];
 524   }
 525   init_safety();
 526 }
 527
 528
 529 namespace {
 530
 531   // evaluate_mobility() computes mobility and attacks for every piece
 532
 533   template<PieceType Piece, Color Us, bool HasPopCnt>
 534   int evaluate_mobility(const Position& pos, Bitboard b, Bitboard mob_area, EvalInfo& ei) {
 535
 536     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 537     static const int AttackWeight[] = { 0, 0, KnightAttackWeight, BishopAttackWeight, RookAttackWeight, QueenAttackWeight };
 538     static const Value* MgBonus[] = { 0, 0, MidgameKnightMobilityBonus, MidgameBishopMobilityBonus, MidgameRookMobilityBonus, MidgameQueenMobilityBonus };
 539     static const Value* EgBonus[] = { 0, 0, EndgameKnightMobilityBonus, EndgameBishopMobilityBonus, EndgameRookMobilityBonus, EndgameQueenMobilityBonus };
 540     static const int lastIndex[] = { 0, 0, 8, 15, 15, 31 };
 541
 542     // Update attack info
 543     ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
 544
 545     // King attacks
 546     if (b & ei.kingZone[Us])
 547     {
 548         ei.kingAttackersCount[Us]++;
 549         ei.kingAttackersWeight[Us] += AttackWeight[Piece];
 550         Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
 551         if (bb)
 552             ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += count_1s_max_15<HasPopCnt>(bb);
 553     }
 554
 555     // The squares occupied by enemy pieces (not defended by pawns) will be
 556     // counted two times instead of one. The shift (almost) guarantees that
 557     // intersection of the shifted value with b is zero so that after or-ing
 558     // the count of 1s bits is increased by the number of affected squares.
 559     b &= mob_area;
 560     b |= Us == WHITE ? ((b & pos.pieces_of_color(Them)) >> 1)
 561                      : ((b & pos.pieces_of_color(Them)) << 1);
 562
 563     // Mobility
 564     int mob = (Piece != QUEEN ? count_1s_max_15<HasPopCnt>(b)
 565                               : count_1s<HasPopCnt>(b));
 566
 567     if (mob > lastIndex[Piece])
 568         mob = lastIndex[Piece];
 569
 570     ei.mgMobility += Sign[Us] * MgBonus[Piece][mob];
 571     ei.egMobility += Sign[Us] * EgBonus[Piece][mob];
 572     return mob;
 573   }
 574
 575
 576   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
 577
 578   template<PieceType Piece, Color Us>
 579   void evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
 580
 581     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 582
 583     // Initial bonus based on square
 584     Value bonus = (Piece == BISHOP ? BishopOutpostBonus[relative_square(Us, s)]
 585                                    : KnightOutpostBonus[relative_square(Us, s)]);
 586
 587     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
 588     // no minor piece which can exchange the outpost piece
 589     if (bonus && (pos.attacks_from<PAWN>(s, Them) & pos.pieces(PAWN, Us)))
 590     {
 591         if (    pos.pieces(KNIGHT, Them) == EmptyBoardBB
 592             && (SquaresByColorBB[square_color(s)] & pos.pieces(BISHOP, Them)) == EmptyBoardBB)
 593             bonus += bonus + bonus / 2;
 594         else
 595             bonus += bonus / 2;
 596     }
 597     ei.mgValue += Sign[Us] * bonus;
 598     ei.egValue += Sign[Us] * bonus;
 599   }
 600
 601
 602   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
 603
 604   template<PieceType Piece, Color Us, bool HasPopCnt>
 605   void evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
 606
 607     Bitboard b;
 608     Square s, ksq;
 609     int mob;
 610     File f;
 611
 612     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 613     const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, Piece);
 614
 615     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
 616     const Bitboard mob_area = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces_of_color(Us));
 617
 618     while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
 619     {
 620         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
 621             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
 622         else if (Piece == BISHOP)
 623             b = bishop_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(QUEEN, Us));
 624         else if (Piece == ROOK)
 625             b = rook_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
 626         else
 627             assert(false);
 628
 629         // Attacks and mobility
 630         mob = evaluate_mobility<Piece, Us, HasPopCnt>(pos, b, mob_area, ei);
 631
 632         // Bishop and knight outposts squares
 633         if ((Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT) && pos.square_is_weak(s, Them))
 634             evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
 635
 636         // Special patterns: trapped bishops on a7/h7/a2/h2
 637         // and trapped bishops on a1/h1/a8/h8 in Chess960.
 638         if (Piece == BISHOP)
 639         {
 640             if (bit_is_set(MaskA7H7[Us], s))
 641                 evaluate_trapped_bishop_a7h7(pos, s, Us, ei);
 642
 643             if (Chess960 && bit_is_set(MaskA1H1[Us], s))
 644                 evaluate_trapped_bishop_a1h1(pos, s, Us, ei);
 645         }
 646
 647         if (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
 648         {
 649             // Queen or rook on 7th rank
 650             if (   relative_rank(Us, s) == RANK_7
 651                 && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
 652             {
 653                 ei.mgValue += Sign[Us] * (Piece == ROOK ? MidgameRookOn7thBonus : MidgameQueenOn7thBonus);
 654                 ei.egValue += Sign[Us] * (Piece == ROOK ? EndgameRookOn7thBonus : EndgameQueenOn7thBonus);
 655             }
 656         }
 657
 658         // Special extra evaluation for rooks
 659         if (Piece == ROOK)
 660         {
 661             // Open and half-open files
 662             f = square_file(s);
 663             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
 664             {
 665                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
 666                 {
 667                     ei.mgValue += Sign[Us] * RookOpenFileBonus;
 668                     ei.egValue += Sign[Us] * RookOpenFileBonus;
 669                 }
 670                 else
 671                 {
 672                     ei.mgValue += Sign[Us] * RookHalfOpenFileBonus;
 673                     ei.egValue += Sign[Us] * RookHalfOpenFileBonus;
 674                 }
 675             }
 676
 677             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
 678             // king has lost right to castle.
 679             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
 680                 continue;
 681
 682             ksq = pos.king_square(Us);
 683
 684             if (    square_file(ksq) >= FILE_E
 685                 &&  square_file(s) > square_file(ksq)
 686                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
 687             {
 688                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
 689                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, square_file(ksq)))
 690                     ei.mgValue -= pos.can_castle(Us)? Sign[Us] * ((TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2)
 691                                                     : Sign[Us] *  (TrappedRookPenalty - mob * 16);
 692             }
 693             else if (    square_file(ksq) <= FILE_D
 694                     &&  square_file(s) < square_file(ksq)
 695                     && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
 696             {
 697                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
 698                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, square_file(ksq)))
 699                     ei.mgValue -= pos.can_castle(Us)? Sign[Us] * ((TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2)
 700                                                     : Sign[Us] * (TrappedRookPenalty - mob * 16);
 701             }
 702         }
 703     }
 704   }
 705
 706
 707   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
 708   // pieces of a given color.
 709
 710   template<Color Us, bool HasPopCnt>
 711   void evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
 712
 713       evaluate_pieces<KNIGHT, Us, HasPopCnt>(pos, ei);
 714       evaluate_pieces<BISHOP, Us, HasPopCnt>(pos, ei);
 715       evaluate_pieces<ROOK,   Us, HasPopCnt>(pos, ei);
 716       evaluate_pieces<QUEEN,  Us, HasPopCnt>(pos, ei);
 717
 718       // Sum up all attacked squares
 719       ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
 720                              | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
 721                              | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
 722   }
 723
 724
 725   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
 726
 727   template<Color Us, bool HasPopCnt>
 728   void evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
 729
 730     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 731     const Square s = pos.king_square(Us);
 732     int shelter = 0;
 733
 734     // King shelter
 735     if (relative_rank(Us, s) <= RANK_4)
 736     {
 737         shelter = ei.pi->get_king_shelter(pos, Us, s);
 738         ei.mgValue += Sign[Us] * Value(shelter);
 739     }
 740
 741     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
 742     // from optimally tuned.
 743     if (   pos.piece_count(Them, QUEEN) >= 1
 744         && ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
 745         && pos.non_pawn_material(Them) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame
 746         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
 747     {
 748       // Is it the attackers turn to move?
 749       bool sente = (Them == pos.side_to_move());
 750
 751       // Find the attacked squares around the king which has no defenders
 752       // apart from the king itself
 753       Bitboard undefended =
 754              ei.attacked_by(Them)       & ~ei.attacked_by(Us, PAWN)
 755           & ~ei.attacked_by(Us, KNIGHT) & ~ei.attacked_by(Us, BISHOP)
 756           & ~ei.attacked_by(Us, ROOK)   & ~ei.attacked_by(Us, QUEEN)
 757           &  ei.attacked_by(Us, KING);
 758
 759       Bitboard occ = pos.occupied_squares(), b, b2;
 760
 761       // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
 762       // index to the SafetyTable[] array.  The initial value is based on the
 763       // number and types of the attacking pieces, the number of attacked and
 764       // undefended squares around the king, the square of the king, and the
 765       // quality of the pawn shelter.
 766       int attackUnits =
 767             Min((ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2, 25)
 768           + (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + count_1s_max_15<HasPopCnt>(undefended)) * 3
 769           + InitKingDanger[relative_square(Us, s)] - (shelter >> 5);
 770
 771       // Analyse safe queen contact checks
 772       b = undefended & ei.attacked_by(Them, QUEEN) & ~pos.pieces_of_color(Them);
 773       if (b)
 774       {
 775         Bitboard attackedByOthers =
 776               ei.attacked_by(Them, PAWN)   | ei.attacked_by(Them, KNIGHT)
 777             | ei.attacked_by(Them, BISHOP) | ei.attacked_by(Them, ROOK);
 778
 779         b &= attackedByOthers;
 780         if (b)
 781         {
 782           // The bitboard b now contains the squares available for safe queen
 783           // contact checks.
 784           int count = count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
 785           attackUnits += QueenContactCheckBonus * count * (sente ? 2 : 1);
 786
 787           // Is there a mate threat?
 788           if (QueenContactMates && !pos.is_check())
 789           {
 790             Bitboard escapeSquares =
 791                 pos.attacks_from<KING>(s) & ~pos.pieces_of_color(Us) & ~attackedByOthers;
 792
 793             while (b)
 794             {
 795                 Square from, to = pop_1st_bit(&b);
 796                 if (!(escapeSquares & ~queen_attacks_bb(to, occ & ClearMaskBB[s])))
 797                 {
 798                     // We have a mate, unless the queen is pinned or there
 799                     // is an X-ray attack through the queen.
 800                     for (int i = 0; i < pos.piece_count(Them, QUEEN); i++)
 801                     {
 802                         from = pos.piece_list(Them, QUEEN, i);
 803                         if (    bit_is_set(pos.attacks_from<QUEEN>(from), to)
 804                             && !bit_is_set(pos.pinned_pieces(Them), from)
 805                             && !(rook_attacks_bb(to, occ & ClearMaskBB[from]) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us))
 806                             && !(bishop_attacks_bb(to, occ & ClearMaskBB[from]) & pos.pieces(BISHOP, QUEEN, Us)))
 807
 808                             ei.mateThreat[Them] = make_move(from, to);
 809                     }
 810                 }
 811             }
 812           }
 813         }
 814       }
 815
 816       // Analyse safe distance checks
 817       if (QueenCheckBonus > 0 || RookCheckBonus > 0)
 818       {
 819           b = pos.attacks_from<ROOK>(s) & ~pos.pieces_of_color(Them) & ~ei.attacked_by(Us);
 820
 821           // Queen checks
 822           b2 = b & ei.attacked_by(Them, QUEEN);
 823           if (b2)
 824               attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b2);
 825
 826           // Rook checks
 827           b2 = b & ei.attacked_by(Them, ROOK);
 828           if (b2)
 829               attackUnits += RookCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b2);
 830       }
 831       if (QueenCheckBonus > 0 || BishopCheckBonus > 0)
 832       {
 833           b = pos.attacks_from<BISHOP>(s) & ~pos.pieces_of_color(Them) & ~ei.attacked_by(Us);
 834
 835           // Queen checks
 836           b2 = b & ei.attacked_by(Them, QUEEN);
 837           if (b2)
 838               attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b2);
 839
 840           // Bishop checks
 841           b2 = b & ei.attacked_by(Them, BISHOP);
 842           if (b2)
 843               attackUnits += BishopCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b2);
 844       }
 845       if (KnightCheckBonus > 0)
 846       {
 847           b = pos.attacks_from<KNIGHT>(s) & ~pos.pieces_of_color(Them) & ~ei.attacked_by(Us);
 848
 849           // Knight checks
 850           b2 = b & ei.attacked_by(Them, KNIGHT);
 851           if (b2)
 852               attackUnits += KnightCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b2);
 853       }
 854
 855       // Analyse discovered checks (only for non-pawns right now, consider
 856       // adding pawns later).
 857       if (DiscoveredCheckBonus)
 858       {
 859         b = pos.discovered_check_candidates(Them) & ~pos.pieces(PAWN);
 860         if (b)
 861           attackUnits += DiscoveredCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b) * (sente ? 2 : 1);
 862       }
 863
 864       // Has a mate threat been found?  We don't do anything here if the
 865       // side with the mating move is the side to move, because in that
 866       // case the mating side will get a huge bonus at the end of the main
 867       // evaluation function instead.
 868       if (ei.mateThreat[Them] != MOVE_NONE)
 869           attackUnits += MateThreatBonus;
 870
 871       // Ensure that attackUnits is between 0 and 99, in order to avoid array
 872       // out of bounds errors:
 873       if (attackUnits < 0)
 874           attackUnits = 0;
 875
 876       if (attackUnits >= 100)
 877           attackUnits = 99;
 878
 879       // Finally, extract the king safety score from the SafetyTable[] array.
 880       // Add the score to the evaluation, and also to ei.futilityMargin.  The
 881       // reason for adding the king safety score to the futility margin is
 882       // that the king safety scores can sometimes be very big, and that
 883       // capturing a single attacking piece can therefore result in a score
 884       // change far bigger than the value of the captured piece.
 885       Value v = apply_weight(SafetyTable[attackUnits], WeightKingSafety[Us]);
 886
 887       ei.mgValue -= Sign[Us] * v;
 888
 889       if (Us == pos.side_to_move())
 890           ei.futilityMargin += v;
 891     }
 892   }
 893
 894
 895   // evaluate_passed_pawns() evaluates the passed pawns of the given color
 896
 897   template<Color Us>
 898   void evaluate_passed_pawns_of_color(const Position& pos, int movesToGo[], Square pawnToGo[], EvalInfo& ei) {
 899
 900     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 901
 902     Bitboard b2, b3, b4;
 903     Square ourKingSq = pos.king_square(Us);
 904     Square theirKingSq = pos.king_square(Them);
 905     Bitboard b = ei.pi->passed_pawns() & pos.pieces(PAWN, Us);
 906
 907     while (b)
 908     {
 909         Square s = pop_1st_bit(&b);
 910
 911         assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(Us, PAWN));
 912         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
 913
 914         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
 915         int tr = Max(0, r * (r - 1));
 916
 917         // Base bonus based on rank
 918         Value mbonus = Value(20 * tr);
 919         Value ebonus = Value(10 + r * r * 10);
 920
 921         // Adjust bonus based on king proximity
 922         if (tr)
 923         {
 924             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
 925
 926             ebonus -= Value(square_distance(ourKingSq, blockSq) * 3 * tr);
 927             ebonus -= Value(square_distance(ourKingSq, blockSq + pawn_push(Us)) * 1 * tr);
 928             ebonus += Value(square_distance(theirKingSq, blockSq) * 6 * tr);
 929
 930             // If the pawn is free to advance, increase bonus
 931             if (pos.square_is_empty(blockSq))
 932             {
 933                 // There are no enemy pawns in the pawn's path
 934                 b2 = squares_in_front_of(Us, s);
 935
 936                 assert((b2 & pos.pieces(PAWN, Them)) == EmptyBoardBB);
 937
 938                 // Squares attacked by us
 939                 b4 = b2 & ei.attacked_by(Us);
 940
 941                 // Squares attacked or occupied by enemy pieces
 942                 b3 = b2 & (ei.attacked_by(Them) | pos.pieces_of_color(Them));
 943
 944                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
 945                 // add all X-ray attacks by the rook or queen.
 946                 if (   (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
 947                     && (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<QUEEN>(s)))
 948                     b3 = b2;
 949
 950                 // Are any of the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy?
 951                 if (b3 == EmptyBoardBB)
 952                     // No enemy attacks or pieces, huge bonus!
 953                     // Even bigger if we protect the pawn's path
 954                     ebonus += Value(tr * (b2 == b4 ? 17 : 15));
 955                 else
 956                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
 957                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
 958                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
 959                     // if no, somewhat smaller bonus.
 960                     ebonus += Value(tr * ((b3 & b4) == b3 ? 13 : 8));
 961
 962                 // At last, add a small bonus when there are no *friendly* pieces
 963                 // in the pawn's path.
 964                 if ((b2 & pos.pieces_of_color(Us)) == EmptyBoardBB)
 965                     ebonus += Value(tr);
 966             }
 967         } // tr != 0
 968
 969         // If the pawn is supported by a friendly pawn, increase bonus
 970         b2 = pos.pieces(PAWN, Us) & neighboring_files_bb(s);
 971         if (b2 & rank_bb(s))
 972             ebonus += Value(r * 20);
 973         else if (pos.attacks_from<PAWN>(s, Them) & b2)
 974             ebonus += Value(r * 12);
 975
 976         // If the other side has only a king, check whether the pawn is
 977         // unstoppable
 978         if (pos.non_pawn_material(Them) == Value(0))
 979         {
 980             Square qsq;
 981             int d;
 982
 983             qsq = relative_square(Us, make_square(square_file(s), RANK_8));
 984             d =  square_distance(s, qsq)
 985                - square_distance(theirKingSq, qsq)
 986                + (Us != pos.side_to_move());
 987
 988             if (d < 0)
 989             {
 990                 int mtg = RANK_8 - relative_rank(Us, s);
 991                 int blockerCount = count_1s_max_15(squares_in_front_of(Us,s) & pos.occupied_squares());
 992                 mtg += blockerCount;
 993                 d += blockerCount;
 994                 if (d < 0 && (!movesToGo[Us] || movesToGo[Us] > mtg))
 995                 {
 996                     movesToGo[Us] = mtg;
 997                     pawnToGo[Us] = s;
 998                 }
 999             }
1000         }
1001
1002         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
1003         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
1004         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
1005         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
1006         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
1007         // value if the other side has a rook or queen.
1008         if (square_file(s) == FILE_A || square_file(s) == FILE_H)
1009         {
1010             if (   pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame
1011                 && pos.piece_count(Them, KNIGHT) <= 1)
1012                 ebonus += ebonus / 4;
1013             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
1014                 ebonus -= ebonus / 4;
1015         }
1016
1017         // Add the scores for this pawn to the middle game and endgame eval.
1018         ei.mgValue += apply_weight(Sign[Us] * mbonus, WeightPassedPawnsMidgame);
1019         ei.egValue += apply_weight(Sign[Us] * ebonus, WeightPassedPawnsEndgame);
1020
1021     } // while
1022   }
1023
1024
1025   // evaluate_passed_pawns() evaluates the passed pawns for both sides
1026
1027   void evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1028
1029     int movesToGo[2] = {0, 0};
1030     Square pawnToGo[2] = {SQ_NONE, SQ_NONE};
1031
1032     // Evaluate pawns for each color
1033     evaluate_passed_pawns_of_color<WHITE>(pos, movesToGo, pawnToGo, ei);
1034     evaluate_passed_pawns_of_color<BLACK>(pos, movesToGo, pawnToGo, ei);
1035
1036     // Neither side has an unstoppable passed pawn?
1037     if (!(movesToGo[WHITE] | movesToGo[BLACK]))
1038         return;
1039
1040     // Does only one side have an unstoppable passed pawn?
1041     if (!movesToGo[WHITE] || !movesToGo[BLACK])
1042     {
1043         Color winnerSide = movesToGo[WHITE] ? WHITE : BLACK;
1044         ei.egValue += Sign[winnerSide] * (UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * movesToGo[winnerSide]));
1045     }
1046     else
1047     {   // Both sides have unstoppable pawns! Try to find out who queens
1048         // first. We begin by transforming 'movesToGo' to the number of
1049         // plies until the pawn queens for both sides.
1050         movesToGo[WHITE] *= 2;
1051         movesToGo[BLACK] *= 2;
1052         movesToGo[pos.side_to_move()]--;
1053
1054         Color winnerSide = movesToGo[WHITE] < movesToGo[BLACK] ? WHITE : BLACK;
1055         Color loserSide = opposite_color(winnerSide);
1056
1057         // If one side queens at least three plies before the other, that side wins
1058         if (movesToGo[winnerSide] <= movesToGo[loserSide] - 3)
1059             ei.egValue += Sign[winnerSide] * (UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * (movesToGo[winnerSide]/2)));
1060
1061         // If one side queens one ply before the other and checks the king or attacks
1062         // the undefended opponent's queening square, that side wins. To avoid cases
1063         // where the opponent's king could move somewhere before first pawn queens we
1064         // consider only free paths to queen for both pawns.
1065         else if (   !(squares_in_front_of(WHITE, pawnToGo[WHITE]) & pos.occupied_squares())
1066                  && !(squares_in_front_of(BLACK, pawnToGo[BLACK]) & pos.occupied_squares()))
1067         {
1068             assert(movesToGo[loserSide] - movesToGo[winnerSide] == 1);
1069
1070             Square winnerQSq = relative_square(winnerSide, make_square(square_file(pawnToGo[winnerSide]), RANK_8));
1071             Square loserQSq = relative_square(loserSide, make_square(square_file(pawnToGo[loserSide]), RANK_8));
1072
1073             Bitboard b = pos.occupied_squares();
1074             clear_bit(&b, pawnToGo[winnerSide]);
1075             clear_bit(&b, pawnToGo[loserSide]);
1076             b = queen_attacks_bb(winnerQSq, b);
1077
1078             if (  (b & pos.pieces(KING, loserSide))
1079                 ||(bit_is_set(b, loserQSq) && !bit_is_set(ei.attacked_by(loserSide), loserQSq)))
1080                 ei.egValue += Sign[winnerSide] * (UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * (movesToGo[winnerSide]/2)));
1081         }
1082     }
1083   }
1084
1085
1086   // evaluate_trapped_bishop_a7h7() determines whether a bishop on a7/h7
1087   // (a2/h2 for black) is trapped by enemy pawns, and assigns a penalty
1088   // if it is.
1089
1090   void evaluate_trapped_bishop_a7h7(const Position& pos, Square s, Color us, EvalInfo &ei) {
1091
1092     assert(square_is_ok(s));
1093     assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(us, BISHOP));
1094
1095     Square b6 = relative_square(us, (square_file(s) == FILE_A) ? SQ_B6 : SQ_G6);
1096     Square b8 = relative_square(us, (square_file(s) == FILE_A) ? SQ_B8 : SQ_G8);
1097
1098     if (   pos.piece_on(b6) == piece_of_color_and_type(opposite_color(us), PAWN)
1099         && pos.see(s, b6) < 0
1100         && pos.see(s, b8) < 0)
1101     {
1102         ei.mgValue -= Sign[us] * TrappedBishopA7H7Penalty;
1103         ei.egValue -= Sign[us] * TrappedBishopA7H7Penalty;
1104     }
1105   }
1106
1107
1108   // evaluate_trapped_bishop_a1h1() determines whether a bishop on a1/h1
1109   // (a8/h8 for black) is trapped by a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for
1110   // black), and assigns a penalty if it is. This pattern can obviously
1111   // only occur in Chess960 games.
1112
1113   void evaluate_trapped_bishop_a1h1(const Position& pos, Square s, Color us, EvalInfo& ei) {
1114
1115     Piece pawn = piece_of_color_and_type(us, PAWN);
1116     Square b2, b3, c3;
1117
1118     assert(Chess960);
1119     assert(square_is_ok(s));
1120     assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(us, BISHOP));
1121
1122     if (square_file(s) == FILE_A)
1123     {
1124         b2 = relative_square(us, SQ_B2);
1125         b3 = relative_square(us, SQ_B3);
1126         c3 = relative_square(us, SQ_C3);
1127     }
1128     else
1129     {
1130         b2 = relative_square(us, SQ_G2);
1131         b3 = relative_square(us, SQ_G3);
1132         c3 = relative_square(us, SQ_F3);
1133     }
1134
1135     if (pos.piece_on(b2) == pawn)
1136     {
1137         Value penalty;
1138
1139         if (!pos.square_is_empty(b3))
1140             penalty = 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
1141         else if (pos.piece_on(c3) == pawn)
1142             penalty = TrappedBishopA1H1Penalty;
1143         else
1144             penalty = TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
1145
1146         ei.mgValue -= Sign[us] * penalty;
1147         ei.egValue -= Sign[us] * penalty;
1148     }
1149   }
1150
1151
1152   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1153   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1154   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1155   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1156   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1157   // material hash table.
1158   template<Color Us, bool HasPopCnt>
1159   void evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1160
1161     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1162
1163     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1164     // SpaceMask[us]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1165     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1166
1167     Bitboard safeSquares =   SpaceMask[Us]
1168                           & ~pos.pieces(PAWN, Us)
1169                           & ~ei.attacked_by(Them, PAWN)
1170                           & ~(~ei.attacked_by(Us) & ei.attacked_by(Them));
1171
1172     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly
1173     // pawn.
1174     Bitboard behindFriendlyPawns = pos.pieces(PAWN, Us);
1175     behindFriendlyPawns |= (Us == WHITE ? behindFriendlyPawns >>  8 : behindFriendlyPawns <<  8);
1176     behindFriendlyPawns |= (Us == WHITE ? behindFriendlyPawns >> 16 : behindFriendlyPawns << 16);
1177
1178     int space =  count_1s_max_15<HasPopCnt>(safeSquares)
1179                + count_1s_max_15<HasPopCnt>(behindFriendlyPawns & safeSquares);
1180
1181     ei.mgValue += Sign[Us] * apply_weight(Value(space * ei.mi->space_weight()), WeightSpace);
1182   }
1183
1184
1185   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value
1186
1187   inline Value apply_weight(Value v, int w) {
1188     return (v*w) / 0x100;
1189   }
1190
1191
1192   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame
1193   // score, based on game phase.  It also scales the return value by a
1194   // ScaleFactor array.
1195
1196   Value scale_by_game_phase(Value mv, Value ev, Phase ph, const ScaleFactor sf[]) {
1197
1198     assert(mv > -VALUE_INFINITE && mv < VALUE_INFINITE);
1199     assert(ev > -VALUE_INFINITE && ev < VALUE_INFINITE);
1200     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1201
1202     ev = apply_scale_factor(ev, sf[(ev > Value(0) ? WHITE : BLACK)]);
1203
1204     Value result = Value(int((mv * ph + ev * (128 - ph)) / 128));
1205     return Value(int(result) & ~(GrainSize - 1));
1206   }
1207
1208
1209   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1210   // an UCI-configurable weight with an internal weight.
1211
1212   int weight_option(const std::string& opt, int internalWeight) {
1213
1214     int uciWeight = get_option_value_int(opt);
1215     uciWeight = (uciWeight * 0x100) / 100;
1216     return (uciWeight * internalWeight) / 0x100;
1217   }
1218
1219
1220   // init_safety() initizes the king safety evaluation, based on UCI
1221   // parameters.  It is called from read_weights().
1222
1223   void init_safety() {
1224
1225     QueenContactCheckBonus = get_option_value_int("Queen Contact Check Bonus");
1226     QueenCheckBonus        = get_option_value_int("Queen Check Bonus");
1227     RookCheckBonus         = get_option_value_int("Rook Check Bonus");
1228     BishopCheckBonus       = get_option_value_int("Bishop Check Bonus");
1229     KnightCheckBonus       = get_option_value_int("Knight Check Bonus");
1230     DiscoveredCheckBonus   = get_option_value_int("Discovered Check Bonus");
1231     MateThreatBonus        = get_option_value_int("Mate Threat Bonus");
1232
1233     int maxSlope = get_option_value_int("King Safety Max Slope");
1234     int peak     = get_option_value_int("King Safety Max Value") * 256 / 100;
1235     double a     = get_option_value_int("King Safety Coefficient") / 100.0;
1236     double b     = get_option_value_int("King Safety X Intercept");
1237     bool quad    = (get_option_value_string("King Safety Curve") == "Quadratic");
1238     bool linear  = (get_option_value_string("King Safety Curve") == "Linear");
1239
1240     for (int i = 0; i < 100; i++)
1241     {
1242         if (i < b)
1243             SafetyTable[i] = Value(0);
1244         else if (quad)
1245             SafetyTable[i] = Value((int)(a * (i - b) * (i - b)));
1246         else if (linear)
1247             SafetyTable[i] = Value((int)(100 * a * (i - b)));
1248     }
1249
1250     for (int i = 0; i < 100; i++)
1251     {
1252         if (SafetyTable[i+1] - SafetyTable[i] > maxSlope)
1253             for (int j = i + 1; j < 100; j++)
1254                 SafetyTable[j] = SafetyTable[j-1] + Value(maxSlope);
1255
1256         if (SafetyTable[i]  > Value(peak))
1257             SafetyTable[i] = Value(peak);
1258     }
1259   }
1260 }