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 = 4;
  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 area of the board which is consdered by
 211   // 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<PieceType Piece, bool HasPopCnt>
 274   void evaluate_pieces(const Position& p, Color us, EvalInfo& ei);
 275
 276   template<bool HasPopCnt>
 277   void evaluate_king(const Position& p, Color us, EvalInfo &ei);
 278
 279   void evaluate_passed_pawns(const Position &pos, EvalInfo &ei);
 280   void evaluate_trapped_bishop_a7h7(const Position &pos, Square s, Color us,
 281                                     EvalInfo &ei);
 282   void evaluate_trapped_bishop_a1h1(const Position &pos, Square s, Color us,
 283                                     EvalInfo &ei);
 284   template<bool HasPopCnt>
 285   void evaluate_space(const Position &p, Color us, EvalInfo &ei);
 286   inline Value apply_weight(Value v, int w);
 287   Value scale_by_game_phase(Value mv, Value ev, Phase ph, const ScaleFactor sf[]);
 288
 289   int compute_weight(int uciWeight, int internalWeight);
 290   int weight_option(const std::string& opt, int weight);
 291   void init_safety();
 292
 293 }
 294
 295
 296 ////
 297 //// Functions
 298 ////
 299
 300 /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
 301 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
 302 /// between them based on the remaining material.
 303 Value evaluate(const Position& pos, EvalInfo& ei, int threadID) {
 304
 305     return CpuHasPOPCNT ? do_evaluate<true>(pos, ei, threadID)
 306                         : do_evaluate<false>(pos, ei, threadID);
 307 }
 308
 309 namespace {
 310
 311 template<bool HasPopCnt>
 312 Value do_evaluate(const Position& pos, EvalInfo& ei, int threadID) {
 313
 314   assert(pos.is_ok());
 315   assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
 316
 317   memset(&ei, 0, sizeof(EvalInfo));
 318
 319   // Initialize by reading the incrementally updated scores included in the
 320   // position object (material + piece square tables)
 321   ei.mgValue = pos.mg_value();
 322   ei.egValue = pos.eg_value();
 323
 324   // Probe the material hash table
 325   ei.mi = MaterialTable[threadID]->get_material_info(pos);
 326   ei.mgValue += ei.mi->material_value();
 327   ei.egValue += ei.mi->material_value();
 328
 329   // If we have a specialized evaluation function for the current material
 330   // configuration, call it and return
 331   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
 332       return ei.mi->evaluate(pos);
 333
 334   // After get_material_info() call that modifies them
 335   ScaleFactor factor[2];
 336   factor[WHITE] = ei.mi->scale_factor(pos, WHITE);
 337   factor[BLACK] = ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
 338
 339   // Probe the pawn hash table
 340   ei.pi = PawnTable[threadID]->get_pawn_info(pos);
 341   ei.mgValue += apply_weight(ei.pi->mg_value(), WeightPawnStructureMidgame);
 342   ei.egValue += apply_weight(ei.pi->eg_value(), WeightPawnStructureEndgame);
 343
 344   // Initialize king attack bitboards and king attack zones for both sides
 345   ei.attackedBy[WHITE][KING] = pos.piece_attacks<KING>(pos.king_square(WHITE));
 346   ei.attackedBy[BLACK][KING] = pos.piece_attacks<KING>(pos.king_square(BLACK));
 347   ei.kingZone[WHITE] = ei.attackedBy[BLACK][KING] | (ei.attackedBy[BLACK][KING] >> 8);
 348   ei.kingZone[BLACK] = ei.attackedBy[WHITE][KING] | (ei.attackedBy[WHITE][KING] << 8);
 349
 350   // Initialize pawn attack bitboards for both sides
 351   ei.attackedBy[WHITE][PAWN] = ((pos.pawns(WHITE) << 9) & ~FileABB) | ((pos.pawns(WHITE) << 7) & ~FileHBB);
 352   ei.attackedBy[BLACK][PAWN] = ((pos.pawns(BLACK) >> 7) & ~FileABB) | ((pos.pawns(BLACK) >> 9) & ~FileHBB);
 353   Bitboard b1 = ei.attackedBy[WHITE][PAWN] & ei.attackedBy[BLACK][KING];
 354   Bitboard b2 = ei.attackedBy[BLACK][PAWN] & ei.attackedBy[WHITE][KING];
 355   if (b1)
 356       ei.kingAttackersCount[WHITE] = count_1s_max_15<HasPopCnt>(b1)/2;
 357
 358   if (b2)
 359       ei.kingAttackersCount[BLACK] = count_1s_max_15<HasPopCnt>(b2)/2;
 360
 361   // Evaluate pieces
 362   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
 363   {
 364       evaluate_pieces<KNIGHT, HasPopCnt>(pos, c, ei);
 365       evaluate_pieces<BISHOP, HasPopCnt>(pos, c, ei);
 366       evaluate_pieces<ROOK,   HasPopCnt>(pos, c, ei);
 367       evaluate_pieces<QUEEN,  HasPopCnt>(pos, c, ei);
 368
 369       // Sum up all attacked squares
 370       ei.attackedBy[c][0] =   ei.attackedBy[c][PAWN]   | ei.attackedBy[c][KNIGHT]
 371                             | ei.attackedBy[c][BISHOP] | ei.attackedBy[c][ROOK]
 372                             | ei.attackedBy[c][QUEEN]  | ei.attackedBy[c][KING];
 373   }
 374
 375   // Kings. Kings are evaluated after all other pieces for both sides,
 376   // because we need complete attack information for all pieces when computing
 377   // the king safety evaluation.
 378   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
 379       evaluate_king<HasPopCnt>(pos, c, ei);
 380
 381   // Evaluate passed pawns.  We evaluate passed pawns for both sides at once,
 382   // because we need to know which side promotes first in positions where
 383   // both sides have an unstoppable passed pawn.
 384   if (ei.pi->passed_pawns())
 385       evaluate_passed_pawns(pos, ei);
 386
 387   Phase phase = pos.game_phase();
 388
 389   // Middle-game specific evaluation terms
 390   if (phase > PHASE_ENDGAME)
 391   {
 392     // Pawn storms in positions with opposite castling.
 393     if (   square_file(pos.king_square(WHITE)) >= FILE_E
 394         && square_file(pos.king_square(BLACK)) <= FILE_D)
 395
 396         ei.mgValue += ei.pi->queenside_storm_value(WHITE)
 397                     - ei.pi->kingside_storm_value(BLACK);
 398
 399     else if (   square_file(pos.king_square(WHITE)) <= FILE_D
 400              && square_file(pos.king_square(BLACK)) >= FILE_E)
 401
 402         ei.mgValue += ei.pi->kingside_storm_value(WHITE)
 403                     - ei.pi->queenside_storm_value(BLACK);
 404
 405     // Evaluate space for both sides
 406     if (ei.mi->space_weight() > 0)
 407     {
 408         evaluate_space<HasPopCnt>(pos, WHITE, ei);
 409         evaluate_space<HasPopCnt>(pos, BLACK, ei);
 410     }
 411   }
 412
 413   // Mobility
 414   ei.mgValue += apply_weight(ei.mgMobility, WeightMobilityMidgame);
 415   ei.egValue += apply_weight(ei.egMobility, WeightMobilityEndgame);
 416
 417   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
 418   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those
 419   if (   phase < PHASE_MIDGAME
 420       && pos.opposite_colored_bishops()
 421       && (   (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL && ei.egValue > Value(0))
 422           || (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL && ei.egValue < Value(0))))
 423   {
 424       ScaleFactor sf;
 425
 426       // Only the two bishops ?
 427       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
 428           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
 429       {
 430           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
 431           // certainly a draw or at least two pawns.
 432           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
 433           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
 434       }
 435       else
 436           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
 437           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
 438            sf = ScaleFactor(50);
 439
 440       if (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
 441           factor[WHITE] = sf;
 442       if (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
 443           factor[BLACK] = sf;
 444   }
 445
 446   // Interpolate between the middle game and the endgame score, and
 447   // return
 448   Color stm = pos.side_to_move();
 449
 450   Value v = Sign[stm] * scale_by_game_phase(ei.mgValue, ei.egValue, phase, factor);
 451
 452   return (ei.mateThreat[stm] == MOVE_NONE ? v : 8 * QueenValueMidgame - v);
 453 }
 454
 455 } // namespace
 456
 457 /// quick_evaluate() does a very approximate evaluation of the current position.
 458 /// It currently considers only material and piece square table scores.  Perhaps
 459 /// we should add scores from the pawn and material hash tables?
 460
 461 Value quick_evaluate(const Position &pos) {
 462
 463   assert(pos.is_ok());
 464
 465   static const
 466   ScaleFactor sf[2] = {SCALE_FACTOR_NORMAL, SCALE_FACTOR_NORMAL};
 467
 468   Value mgv = pos.mg_value();
 469   Value egv = pos.eg_value();
 470   Phase ph = pos.game_phase();
 471   Color stm = pos.side_to_move();
 472
 473   return Sign[stm] * scale_by_game_phase(mgv, egv, ph, sf);
 474 }
 475
 476
 477 /// init_eval() initializes various tables used by the evaluation function.
 478
 479 void init_eval(int threads) {
 480
 481   assert(threads <= THREAD_MAX);
 482
 483   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
 484   {
 485     if (i >= threads)
 486     {
 487         delete PawnTable[i];
 488         delete MaterialTable[i];
 489         PawnTable[i] = NULL;
 490         MaterialTable[i] = NULL;
 491         continue;
 492     }
 493     if (!PawnTable[i])
 494         PawnTable[i] = new PawnInfoTable(PawnTableSize);
 495     if (!MaterialTable[i])
 496         MaterialTable[i] = new MaterialInfoTable(MaterialTableSize);
 497   }
 498 }
 499
 500
 501 /// quit_eval() releases heap-allocated memory at program termination.
 502
 503 void quit_eval() {
 504
 505   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
 506   {
 507       delete PawnTable[i];
 508       delete MaterialTable[i];
 509       PawnTable[i] = NULL;
 510       MaterialTable[i] = NULL;
 511   }
 512 }
 513
 514
 515 /// read_weights() reads evaluation weights from the corresponding UCI
 516 /// parameters.
 517
 518 void read_weights(Color us) {
 519
 520   WeightMobilityMidgame      = weight_option("Mobility (Middle Game)", WeightMobilityMidgameInternal);
 521   WeightMobilityEndgame      = weight_option("Mobility (Endgame)", WeightMobilityEndgameInternal);
 522   WeightPawnStructureMidgame = weight_option("Pawn Structure (Middle Game)", WeightPawnStructureMidgameInternal);
 523   WeightPawnStructureEndgame = weight_option("Pawn Structure (Endgame)", WeightPawnStructureEndgameInternal);
 524   WeightPassedPawnsMidgame   = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", WeightPassedPawnsMidgameInternal);
 525   WeightPassedPawnsEndgame   = weight_option("Passed Pawns (Endgame)", WeightPassedPawnsEndgameInternal);
 526
 527   Color them = opposite_color(us);
 528
 529   WeightKingSafety[us]   = weight_option("Cowardice", WeightKingSafetyInternal);
 530   WeightKingSafety[them] = weight_option("Aggressiveness", WeightKingOppSafetyInternal);
 531   // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety.
 532   // We do this by replacing both WeightKingSafety[us] and
 533   // WeightKingSafety[them] by their average.
 534   if (get_option_value_bool("UCI_AnalyseMode")) {
 535       WeightKingSafety[us] = (WeightKingSafety[us] + WeightKingSafety[them]) / 2;
 536       WeightKingSafety[them] = WeightKingSafety[us];
 537   }
 538
 539   WeightSpace = weight_option("Space", WeightSpaceInternal);
 540
 541   init_safety();
 542 }
 543
 544
 545 namespace {
 546
 547   // evaluate_mobility() computes mobility and attacks for every piece
 548
 549   template<PieceType Piece, bool HasPopCnt>
 550   int evaluate_mobility(const Position& p, const Bitboard& b, Color us, Color them, EvalInfo& ei) {
 551
 552     static const int AttackWeight[] = { 0, 0, KnightAttackWeight, BishopAttackWeight, RookAttackWeight, QueenAttackWeight };
 553     static const Value* MgBonus[] = { 0, 0, MidgameKnightMobilityBonus, MidgameBishopMobilityBonus, MidgameRookMobilityBonus, MidgameQueenMobilityBonus };
 554     static const Value* EgBonus[] = { 0, 0, EndgameKnightMobilityBonus, EndgameBishopMobilityBonus, EndgameRookMobilityBonus, EndgameQueenMobilityBonus };
 555
 556     // Update attack info
 557     ei.attackedBy[us][Piece] |= b;
 558
 559     // King attacks
 560     if (b & ei.kingZone[us])
 561     {
 562         ei.kingAttackersCount[us]++;
 563         ei.kingAttackersWeight[us] += AttackWeight[Piece];
 564         Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[them][KING]);
 565         if (bb)
 566             ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[us] += count_1s_max_15<HasPopCnt>(bb);
 567     }
 568
 569     // Remove squares protected by enemy pawns
 570     Bitboard bb = (b & ~ei.attackedBy[them][PAWN]);
 571
 572     // Mobility
 573     int mob = (Piece != QUEEN ? count_1s_max_15<HasPopCnt>(bb & ~p.pieces_of_color(us))
 574                               : count_1s<HasPopCnt>(bb & ~p.pieces_of_color(us)));
 575
 576     ei.mgMobility += Sign[us] * MgBonus[Piece][mob];
 577     ei.egMobility += Sign[us] * EgBonus[Piece][mob];
 578     return mob;
 579   }
 580
 581
 582   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
 583
 584   template<PieceType Piece>
 585   void evaluate_outposts(const Position& p, Color us, Color them, EvalInfo& ei, Square s) {
 586
 587     // Initial bonus based on square
 588     Value bonus = (Piece == BISHOP ? BishopOutpostBonus[relative_square(us, s)]
 589                                    : KnightOutpostBonus[relative_square(us, s)]);
 590
 591     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
 592     // no minor piece which can exchange the outpost piece
 593     if (bonus && (p.pawn_attacks(them, s) & p.pawns(us)))
 594     {
 595         if (    p.knights(them) == EmptyBoardBB
 596             && (SquaresByColorBB[square_color(s)] & p.bishops(them)) == EmptyBoardBB)
 597             bonus += bonus + bonus / 2;
 598         else
 599             bonus += bonus / 2;
 600     }
 601     ei.mgValue += Sign[us] * bonus;
 602     ei.egValue += Sign[us] * bonus;
 603   }
 604
 605
 606   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given
 607   // color.
 608
 609   template<PieceType Piece, bool HasPopCnt>
 610   void evaluate_pieces(const Position& pos, Color us, EvalInfo& ei) {
 611
 612     Bitboard b;
 613     Square s, ksq;
 614     int mob;
 615     File f;
 616     Color them = opposite_color(us);
 617
 618     for (int i = 0, e = pos.piece_count(us, Piece); i < e; i++)
 619     {
 620         s = pos.piece_list(us, Piece, i);
 621
 622         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
 623             b = pos.piece_attacks<Piece>(s);
 624         else if (Piece == BISHOP)
 625             b = bishop_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.queens(us));
 626         else if (Piece == ROOK)
 627             b = rook_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.rooks_and_queens(us));
 628         else
 629             assert(false);
 630
 631         // Attacks and mobility
 632         mob = evaluate_mobility<Piece, HasPopCnt>(pos, b, us, them, ei);
 633
 634         // Bishop and knight outposts squares
 635         if ((Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT) && pos.square_is_weak(s, them))
 636             evaluate_outposts<Piece>(pos, us, them, ei, s);
 637
 638         // Special patterns: trapped bishops on a7/h7/a2/h2
 639         // and trapped bishops on a1/h1/a8/h8 in Chess960.
 640         if (Piece == BISHOP)
 641         {
 642             if (bit_is_set(MaskA7H7[us], s))
 643                 evaluate_trapped_bishop_a7h7(pos, s, us, ei);
 644
 645             if (Chess960 && bit_is_set(MaskA1H1[us], s))
 646                 evaluate_trapped_bishop_a1h1(pos, s, us, ei);
 647         }
 648
 649         if (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
 650         {
 651             // Queen or rook on 7th rank
 652             if (   relative_rank(us, s) == RANK_7
 653                 && relative_rank(us, pos.king_square(them)) == RANK_8)
 654             {
 655                 ei.mgValue += Sign[us] * (Piece == ROOK ? MidgameRookOn7thBonus : MidgameQueenOn7thBonus);
 656                 ei.egValue += Sign[us] * (Piece == ROOK ? EndgameRookOn7thBonus : EndgameQueenOn7thBonus);
 657             }
 658         }
 659
 660         // Special extra evaluation for rooks
 661         if (Piece == ROOK)
 662         {
 663             // Open and half-open files
 664             f = square_file(s);
 665             if (ei.pi->file_is_half_open(us, f))
 666             {
 667                 if (ei.pi->file_is_half_open(them, f))
 668                 {
 669                     ei.mgValue += Sign[us] * RookOpenFileBonus;
 670                     ei.egValue += Sign[us] * RookOpenFileBonus;
 671                 }
 672                 else
 673                 {
 674                     ei.mgValue += Sign[us] * RookHalfOpenFileBonus;
 675                     ei.egValue += Sign[us] * RookHalfOpenFileBonus;
 676                 }
 677             }
 678
 679             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
 680             // king has lost right to castle.
 681             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(us, f))
 682                 continue;
 683
 684             ksq = pos.king_square(us);
 685
 686             if (    square_file(ksq) >= FILE_E
 687                 &&  square_file(s) > square_file(ksq)
 688                 && (relative_rank(us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
 689             {
 690                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
 691                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(us, square_file(ksq)))
 692                     ei.mgValue -= pos.can_castle(us)? Sign[us] * ((TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2)
 693                                                     : Sign[us] *  (TrappedRookPenalty - mob * 16);
 694             }
 695             else if (    square_file(ksq) <= FILE_D
 696                     &&  square_file(s) < square_file(ksq)
 697                     && (relative_rank(us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
 698             {
 699                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
 700                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(us, square_file(ksq)))
 701                     ei.mgValue -= pos.can_castle(us)? Sign[us] * ((TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2)
 702                                                     : Sign[us] * (TrappedRookPenalty - mob * 16);
 703             }
 704         }
 705     }
 706   }
 707
 708
 709   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color.
 710
 711   template<bool HasPopCnt>
 712   void evaluate_king(const Position& p, Color us, EvalInfo& ei) {
 713
 714     int shelter = 0, sign = Sign[us];
 715     Square s = p.king_square(us);
 716
 717     // King shelter
 718     if (relative_rank(us, s) <= RANK_4)
 719     {
 720         shelter = ei.pi->get_king_shelter(p, us, s);
 721         ei.mgValue += sign * Value(shelter);
 722     }
 723
 724     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
 725     // from optimally tuned.
 726     Color them = opposite_color(us);
 727
 728     if (   p.piece_count(them, QUEEN) >= 1
 729         && ei.kingAttackersCount[them] >= 2
 730         && p.non_pawn_material(them) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame
 731         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[them])
 732     {
 733       // Is it the attackers turn to move?
 734       bool sente = (them == p.side_to_move());
 735
 736       // Find the attacked squares around the king which has no defenders
 737       // apart from the king itself
 738       Bitboard undefended =
 739              ei.attacked_by(them)       & ~ei.attacked_by(us, PAWN)
 740           & ~ei.attacked_by(us, KNIGHT) & ~ei.attacked_by(us, BISHOP)
 741           & ~ei.attacked_by(us, ROOK)   & ~ei.attacked_by(us, QUEEN)
 742           & ei.attacked_by(us, KING);
 743
 744       Bitboard occ = p.occupied_squares(), b, b2;
 745
 746       // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
 747       // index to the SafetyTable[] array.  The initial value is based on the
 748       // number and types of the attacking pieces, the number of attacked and
 749       // undefended squares around the king, the square of the king, and the
 750       // quality of the pawn shelter.
 751       int attackUnits =
 752             Min((ei.kingAttackersCount[them] * ei.kingAttackersWeight[them]) / 2, 25)
 753           + (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[them] + count_1s_max_15<HasPopCnt>(undefended)) * 3
 754           + InitKingDanger[relative_square(us, s)] - (shelter >> 5);
 755
 756       // Analyse safe queen contact checks
 757       b = undefended & ei.attacked_by(them, QUEEN) & ~p.pieces_of_color(them);
 758       if (b)
 759       {
 760         Bitboard attackedByOthers =
 761               ei.attacked_by(them, PAWN)   | ei.attacked_by(them, KNIGHT)
 762             | ei.attacked_by(them, BISHOP) | ei.attacked_by(them, ROOK);
 763
 764         b &= attackedByOthers;
 765         if (b)
 766         {
 767           // The bitboard b now contains the squares available for safe queen
 768           // contact checks.
 769           int count = count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
 770           attackUnits += QueenContactCheckBonus * count * (sente ? 2 : 1);
 771
 772           // Is there a mate threat?
 773           if (QueenContactMates && !p.is_check())
 774           {
 775             Bitboard escapeSquares =
 776                 p.piece_attacks<KING>(s) & ~p.pieces_of_color(us) & ~attackedByOthers;
 777
 778             while (b)
 779             {
 780                 Square from, to = pop_1st_bit(&b);
 781                 if (!(escapeSquares & ~queen_attacks_bb(to, occ & ClearMaskBB[s])))
 782                 {
 783                     // We have a mate, unless the queen is pinned or there
 784                     // is an X-ray attack through the queen.
 785                     for (int i = 0; i < p.piece_count(them, QUEEN); i++)
 786                     {
 787                         from = p.piece_list(them, QUEEN, i);
 788                         if (    bit_is_set(p.piece_attacks<QUEEN>(from), to)
 789                             && !bit_is_set(p.pinned_pieces(them), from)
 790                             && !(rook_attacks_bb(to, occ & ClearMaskBB[from]) & p.rooks_and_queens(us))
 791                             && !(bishop_attacks_bb(to, occ & ClearMaskBB[from]) & p.bishops_and_queens(us)))
 792
 793                             ei.mateThreat[them] = make_move(from, to);
 794                     }
 795                 }
 796             }
 797           }
 798         }
 799       }
 800
 801       // Analyse safe distance checks
 802       if (QueenCheckBonus > 0 || RookCheckBonus > 0)
 803       {
 804           b = p.piece_attacks<ROOK>(s) & ~p.pieces_of_color(them) & ~ei.attacked_by(us);
 805
 806           // Queen checks
 807           b2 = b & ei.attacked_by(them, QUEEN);
 808           if( b2)
 809               attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b2);
 810
 811           // Rook checks
 812           b2 = b & ei.attacked_by(them, ROOK);
 813           if (b2)
 814               attackUnits += RookCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b2);
 815       }
 816       if (QueenCheckBonus > 0 || BishopCheckBonus > 0)
 817       {
 818           b = p.piece_attacks<BISHOP>(s) & ~p.pieces_of_color(them) & ~ei.attacked_by(us);
 819
 820           // Queen checks
 821           b2 = b & ei.attacked_by(them, QUEEN);
 822           if (b2)
 823               attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b2);
 824
 825           // Bishop checks
 826           b2 = b & ei.attacked_by(them, BISHOP);
 827           if (b2)
 828               attackUnits += BishopCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b2);
 829       }
 830       if (KnightCheckBonus > 0)
 831       {
 832           b = p.piece_attacks<KNIGHT>(s) & ~p.pieces_of_color(them) & ~ei.attacked_by(us);
 833
 834           // Knight checks
 835           b2 = b & ei.attacked_by(them, KNIGHT);
 836           if (b2)
 837               attackUnits += KnightCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b2);
 838       }
 839
 840       // Analyse discovered checks (only for non-pawns right now, consider
 841       // adding pawns later).
 842       if (DiscoveredCheckBonus)
 843       {
 844         b = p.discovered_check_candidates(them) & ~p.pawns();
 845         if (b)
 846           attackUnits += DiscoveredCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b) * (sente? 2 : 1);
 847       }
 848
 849       // Has a mate threat been found?  We don't do anything here if the
 850       // side with the mating move is the side to move, because in that
 851       // case the mating side will get a huge bonus at the end of the main
 852       // evaluation function instead.
 853       if (ei.mateThreat[them] != MOVE_NONE)
 854           attackUnits += MateThreatBonus;
 855
 856       // Ensure that attackUnits is between 0 and 99, in order to avoid array
 857       // out of bounds errors:
 858       if (attackUnits < 0)
 859           attackUnits = 0;
 860
 861       if (attackUnits >= 100)
 862           attackUnits = 99;
 863
 864       // Finally, extract the king safety score from the SafetyTable[] array.
 865       // Add the score to the evaluation, and also to ei.futilityMargin.  The
 866       // reason for adding the king safety score to the futility margin is
 867       // that the king safety scores can sometimes be very big, and that
 868       // capturing a single attacking piece can therefore result in a score
 869       // change far bigger than the value of the captured piece.
 870       Value v = apply_weight(SafetyTable[attackUnits], WeightKingSafety[us]);
 871
 872       ei.mgValue -= sign * v;
 873
 874       if (us == p.side_to_move())
 875           ei.futilityMargin += v;
 876     }
 877   }
 878
 879
 880   // evaluate_passed_pawns() evaluates the passed pawns for both sides.
 881
 882   void evaluate_passed_pawns(const Position &pos, EvalInfo &ei) {
 883
 884     bool hasUnstoppable[2] = {false, false};
 885     int movesToGo[2] = {100, 100};
 886
 887     for (Color us = WHITE; us <= BLACK; us++)
 888     {
 889         Color them = opposite_color(us);
 890         Square ourKingSq = pos.king_square(us);
 891         Square theirKingSq = pos.king_square(them);
 892         Bitboard b = ei.pi->passed_pawns() & pos.pawns(us), b2, b3, b4;
 893
 894         while (b)
 895         {
 896             Square s = pop_1st_bit(&b);
 897
 898             assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
 899             assert(pos.pawn_is_passed(us, s));
 900
 901             int r = int(relative_rank(us, s) - RANK_2);
 902             int tr = Max(0, r * (r - 1));
 903             Square blockSq = s + pawn_push(us);
 904
 905             // Base bonus based on rank
 906             Value mbonus = Value(20 * tr);
 907             Value ebonus = Value(10 + r * r * 10);
 908
 909             // Adjust bonus based on king proximity
 910             if (tr != 0)
 911             {
 912                 ebonus -= Value(square_distance(ourKingSq, blockSq) * 3 * tr);
 913                 ebonus -= Value(square_distance(ourKingSq, blockSq + pawn_push(us)) * 1 * tr);
 914                 ebonus += Value(square_distance(theirKingSq, blockSq) * 6 * tr);
 915
 916                 // If the pawn is free to advance, increase bonus
 917                 if (pos.square_is_empty(blockSq))
 918                 {
 919                     b2 = squares_in_front_of(us, s);
 920                     b3 = b2 & ei.attacked_by(them);
 921                     b4 = b2 & ei.attacked_by(us);
 922
 923                     // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
 924                     // add all X-ray attacks by the rook or queen.
 925                     if (    bit_is_set(ei.attacked_by(them,ROOK) | ei.attacked_by(them,QUEEN),s)
 926                         && (squares_behind(us, s) & pos.rooks_and_queens(them)))
 927                         b3 = b2;
 928
 929                     // Squares attacked or occupied by enemy pieces
 930                     b3 |= (b2 & pos.pieces_of_color(them));
 931
 932                     // There are no enemy pawns in the pawn's path
 933                     assert((b2 & pos.pieces_of_color_and_type(them, PAWN)) == EmptyBoardBB);
 934
 935                     // Are any of the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy?
 936                     if (b3 == EmptyBoardBB)
 937                         // No enemy attacks or pieces, huge bonus!
 938                         ebonus += Value(tr * (b2 == b4 ? 17 : 15));
 939                     else
 940                         // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
 941                         // squares which are attacked by the enemy also attacked by us?
 942                         // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
 943                         // if no, somewhat smaller bonus.
 944                         ebonus += Value(tr * ((b3 & b4) == b3 ? 13 : 8));
 945
 946                     // At last, add a small bonus when there are no *friendly* pieces
 947                     // in the pawn's path.
 948                     if ((b2 & pos.pieces_of_color(us)) == EmptyBoardBB)
 949                         ebonus += Value(tr);
 950                 }
 951             }
 952
 953             // If the pawn is supported by a friendly pawn, increase bonus
 954             b2 = pos.pawns(us) & neighboring_files_bb(s);
 955             if (b2 & rank_bb(s))
 956                 ebonus += Value(r * 20);
 957             else if (pos.pawn_attacks(them, s) & b2)
 958                 ebonus += Value(r * 12);
 959
 960             // If the other side has only a king, check whether the pawn is
 961             // unstoppable
 962             if (pos.non_pawn_material(them) == Value(0))
 963             {
 964                 Square qsq;
 965                 int d;
 966
 967                 qsq = relative_square(us, make_square(square_file(s), RANK_8));
 968                 d =  square_distance(s, qsq)
 969                    - square_distance(theirKingSq, qsq)
 970                    + (us != pos.side_to_move());
 971
 972                 if (d < 0)
 973                 {
 974                     int mtg = RANK_8 - relative_rank(us, s);
 975                     int blockerCount = count_1s_max_15(squares_in_front_of(us,s) & pos.occupied_squares());
 976                     mtg += blockerCount;
 977                     d += blockerCount;
 978                     if (d < 0)
 979                     {
 980                         hasUnstoppable[us] = true;
 981                         movesToGo[us] = Min(movesToGo[us], mtg);
 982                     }
 983                 }
 984             }
 985             // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
 986             // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
 987             // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
 988             // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
 989             // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
 990             // value if the other side has a rook or queen.
 991             if (square_file(s) == FILE_A || square_file(s) == FILE_H)
 992             {
 993                 if (   pos.non_pawn_material(them) <= KnightValueMidgame
 994                     && pos.piece_count(them, KNIGHT) <= 1)
 995                     ebonus += ebonus / 4;
 996                 else if (pos.rooks_and_queens(them))
 997                     ebonus -= ebonus / 4;
 998             }
 999
1000             // Add the scores for this pawn to the middle game and endgame eval.
1001             ei.mgValue += apply_weight(Sign[us] * mbonus, WeightPassedPawnsMidgame);
1002             ei.egValue += apply_weight(Sign[us] * ebonus, WeightPassedPawnsEndgame);
1003         }
1004     }
1005
1006     // Does either side have an unstoppable passed pawn?
1007     if (hasUnstoppable[WHITE] && !hasUnstoppable[BLACK])
1008         ei.egValue += UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * movesToGo[WHITE]);
1009     else if (hasUnstoppable[BLACK] && !hasUnstoppable[WHITE])
1010         ei.egValue -= UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * movesToGo[BLACK]);
1011     else if (hasUnstoppable[BLACK] && hasUnstoppable[WHITE])
1012     {
1013         // Both sides have unstoppable pawns! Try to find out who queens
1014         // first. We begin by transforming 'movesToGo' to the number of
1015         // plies until the pawn queens for both sides.
1016         movesToGo[WHITE] *= 2;
1017         movesToGo[BLACK] *= 2;
1018         movesToGo[pos.side_to_move()]--;
1019
1020         // If one side queens at least three plies before the other, that
1021         // side wins.
1022         if (movesToGo[WHITE] <= movesToGo[BLACK] - 3)
1023             ei.egValue += UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * (movesToGo[WHITE]/2));
1024         else if(movesToGo[BLACK] <= movesToGo[WHITE] - 3)
1025             ei.egValue -= UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * (movesToGo[BLACK]/2));
1026
1027         // We could also add some rules about the situation when one side
1028         // queens exactly one ply before the other: Does the first queen
1029         // check the opponent's king, or attack the opponent's queening square?
1030         // This is slightly tricky to get right, because it is possible that
1031         // the opponent's king has moved somewhere before the first pawn queens.
1032     }
1033   }
1034
1035
1036   // evaluate_trapped_bishop_a7h7() determines whether a bishop on a7/h7
1037   // (a2/h2 for black) is trapped by enemy pawns, and assigns a penalty
1038   // if it is.
1039
1040   void evaluate_trapped_bishop_a7h7(const Position &pos, Square s, Color us,
1041                                     EvalInfo &ei) {
1042     assert(square_is_ok(s));
1043     assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(us, BISHOP));
1044
1045     Square b6 = relative_square(us, (square_file(s) == FILE_A) ? SQ_B6 : SQ_G6);
1046     Square b8 = relative_square(us, (square_file(s) == FILE_A) ? SQ_B8 : SQ_G8);
1047
1048     if (   pos.piece_on(b6) == piece_of_color_and_type(opposite_color(us), PAWN)
1049         && pos.see(s, b6) < 0
1050         && pos.see(s, b8) < 0)
1051     {
1052         ei.mgValue -= Sign[us] * TrappedBishopA7H7Penalty;
1053         ei.egValue -= Sign[us] * TrappedBishopA7H7Penalty;
1054     }
1055   }
1056
1057
1058   // evaluate_trapped_bishop_a1h1() determines whether a bishop on a1/h1
1059   // (a8/h8 for black) is trapped by a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for
1060   // black), and assigns a penalty if it is.  This pattern can obviously
1061   // only occur in Chess960 games.
1062
1063   void evaluate_trapped_bishop_a1h1(const Position &pos, Square s, Color us,
1064                                     EvalInfo &ei) {
1065     Piece pawn = piece_of_color_and_type(us, PAWN);
1066     Square b2, b3, c3;
1067
1068     assert(Chess960);
1069     assert(square_is_ok(s));
1070     assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(us, BISHOP));
1071
1072     if (square_file(s) == FILE_A)
1073     {
1074         b2 = relative_square(us, SQ_B2);
1075         b3 = relative_square(us, SQ_B3);
1076         c3 = relative_square(us, SQ_C3);
1077     }
1078     else
1079     {
1080         b2 = relative_square(us, SQ_G2);
1081         b3 = relative_square(us, SQ_G3);
1082         c3 = relative_square(us, SQ_F3);
1083     }
1084
1085     if (pos.piece_on(b2) == pawn)
1086     {
1087         Value penalty;
1088
1089         if (!pos.square_is_empty(b3))
1090             penalty = 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
1091         else if (pos.piece_on(c3) == pawn)
1092             penalty = TrappedBishopA1H1Penalty;
1093         else
1094             penalty = TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
1095
1096         ei.mgValue -= Sign[us] * penalty;
1097         ei.egValue -= Sign[us] * penalty;
1098     }
1099   }
1100
1101
1102   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1103   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1104   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1105   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1106   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1107   // material hash table.
1108   template<bool HasPopCnt>
1109   void evaluate_space(const Position &pos, Color us, EvalInfo &ei) {
1110
1111     Color them = opposite_color(us);
1112
1113     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1114     // SpaceMask[us]. A square is unsafe it is attacked by an enemy
1115     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1116
1117     Bitboard safeSquares =   SpaceMask[us]
1118                           & ~pos.pawns(us)
1119                           & ~ei.attacked_by(them, PAWN)
1120                           & ~(~ei.attacked_by(us) & ei.attacked_by(them));
1121
1122     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly
1123     // pawn.
1124     Bitboard behindFriendlyPawns = pos.pawns(us);
1125     if (us == WHITE)
1126     {
1127         behindFriendlyPawns |= (behindFriendlyPawns >> 8);
1128         behindFriendlyPawns |= (behindFriendlyPawns >> 16);
1129     }
1130     else
1131     {
1132         behindFriendlyPawns |= (behindFriendlyPawns << 8);
1133         behindFriendlyPawns |= (behindFriendlyPawns << 16);
1134     }
1135
1136     int space =  count_1s_max_15<HasPopCnt>(safeSquares)
1137                + count_1s_max_15<HasPopCnt>(behindFriendlyPawns & safeSquares);
1138
1139     ei.mgValue += Sign[us] * apply_weight(Value(space * ei.mi->space_weight()), WeightSpace);
1140   }
1141
1142
1143   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value
1144
1145   inline Value apply_weight(Value v, int w) {
1146     return (v*w) / 0x100;
1147   }
1148
1149
1150   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame
1151   // score, based on game phase.  It also scales the return value by a
1152   // ScaleFactor array.
1153
1154   Value scale_by_game_phase(Value mv, Value ev, Phase ph, const ScaleFactor sf[]) {
1155
1156     assert(mv > -VALUE_INFINITE && mv < VALUE_INFINITE);
1157     assert(ev > -VALUE_INFINITE && ev < VALUE_INFINITE);
1158     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1159
1160     ev = apply_scale_factor(ev, sf[(ev > Value(0) ? WHITE : BLACK)]);
1161
1162     Value result = Value(int((mv * ph + ev * (128 - ph)) / 128));
1163     return Value(int(result) & ~(GrainSize - 1));
1164   }
1165
1166
1167   // compute_weight() computes the value of an evaluation weight, by combining
1168   // an UCI-configurable weight with an internal weight.
1169
1170   int compute_weight(int uciWeight, int internalWeight) {
1171
1172     uciWeight = (uciWeight * 0x100) / 100;
1173     return (uciWeight * internalWeight) / 0x100;
1174   }
1175
1176
1177   // helper used in read_weights()
1178   int weight_option(const std::string& opt, int weight) {
1179
1180     return compute_weight(get_option_value_int(opt), weight);
1181   }
1182
1183
1184   // init_safety() initizes the king safety evaluation, based on UCI
1185   // parameters.  It is called from read_weights().
1186
1187   void init_safety() {
1188
1189     QueenContactCheckBonus = get_option_value_int("Queen Contact Check Bonus");
1190     QueenCheckBonus        = get_option_value_int("Queen Check Bonus");
1191     RookCheckBonus         = get_option_value_int("Rook Check Bonus");
1192     BishopCheckBonus       = get_option_value_int("Bishop Check Bonus");
1193     KnightCheckBonus       = get_option_value_int("Knight Check Bonus");
1194     DiscoveredCheckBonus   = get_option_value_int("Discovered Check Bonus");
1195     MateThreatBonus        = get_option_value_int("Mate Threat Bonus");
1196
1197     int maxSlope = get_option_value_int("King Safety Max Slope");
1198     int peak     = get_option_value_int("King Safety Max Value") * 256 / 100;
1199     double a     = get_option_value_int("King Safety Coefficient") / 100.0;
1200     double b     = get_option_value_int("King Safety X Intercept");
1201     bool quad    = (get_option_value_string("King Safety Curve") == "Quadratic");
1202     bool linear  = (get_option_value_string("King Safety Curve") == "Linear");
1203
1204     for (int i = 0; i < 100; i++)
1205     {
1206         if (i < b)
1207             SafetyTable[i] = Value(0);
1208         else if(quad)
1209             SafetyTable[i] = Value((int)(a * (i - b) * (i - b)));
1210         else if(linear)
1211             SafetyTable[i] = Value((int)(100 * a * (i - b)));
1212     }
1213
1214     for (int i = 0; i < 100; i++)
1215     {
1216         if (SafetyTable[i+1] - SafetyTable[i] > maxSlope)
1217             for (int j = i + 1; j < 100; j++)
1218                 SafetyTable[j] = SafetyTable[j-1] + Value(maxSlope);
1219
1220         if (SafetyTable[i]  > Value(peak))
1221             SafetyTable[i] = Value(peak);
1222     }
1223   }
1224 }