Merge Gary's king safety tweak
[stockfish] / src / evaluate.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <iomanip>
22 #include <sstream>
23 #include <algorithm>
24
25 #include "bitcount.h"
26 #include "evaluate.h"
27 #include "material.h"
28 #include "pawns.h"
29 #include "thread.h"
30 #include "ucioption.h"
31
32 namespace {
33
34   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
35   // by the evaluation functions.
36   struct EvalInfo {
37
38     // Pointers to material and pawn hash table entries
39     Material::Entry* mi;
40     Pawns::Entry* pi;
41
42     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
43     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][0] contains
44     // all squares attacked by the given color.
45     Bitboard attackedBy[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB];
46
47     // kingRing[color] is the zone around the king which is considered
48     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
49     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
50     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
51     // is on g8, kingRing[BLACK] is a bitboard containing the squares f8, h8,
52     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
53     Bitboard kingRing[COLOR_NB];
54
55     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
56     // which attack a square in the kingRing of the enemy king.
57     int kingAttackersCount[COLOR_NB];
58
59     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
60     // given color which attack a square in the kingRing of the enemy king. The
61     // weights of the individual piece types are given by the variables
62     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
63     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
64     int kingAttackersWeight[COLOR_NB];
65
66     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
67     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
68     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
69     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
70     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
71     int kingAdjacentZoneAttacksCount[COLOR_NB];
72   };
73
74   // Evaluation grain size, must be a power of 2
75   const int GrainSize = 8;
76
77   // Evaluation weights, initialized from UCI options
78   enum { Mobility, PassedPawns, Space };
79   Score Weights[3];
80
81   typedef Value V;
82   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
83
84   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
85   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
86   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
87   // parameters at 100, which looks prettier.
88   //
89   // Values modified by Joona Kiiski
90   const Score WeightsInternal[] = {
91       S(252, 344), S(216, 266), S(46, 0)
92   };
93
94   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
95   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
96   // by friendly pieces.
97   const Score MobilityBonus[][32] = {
98      {}, {},
99      { S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0, -3), S(12,  7), S(25, 17), // Knights
100        S( 31, 22), S( 38, 27), S( 38, 27) },
101      { S(-25,-30), S(-11,-16), S(  3, -2), S(17, 12), S(31, 26), S(45, 40), // Bishops
102        S( 57, 52), S( 65, 60), S( 71, 65), S(74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
103        S( 79, 74), S( 80, 75), S( 81, 76), S(81, 76) },
104      { S(-20,-36), S(-14,-19), S( -8, -3), S(-2, 13), S( 4, 29), S(10, 46), // Rooks
105        S( 14, 62), S( 19, 79), S( 23, 95), S(26,106), S(27,111), S(28,114),
106        S( 29,116), S( 30,117), S( 31,118), S(32,118) },
107      { S(-10,-18), S( -8,-13), S( -6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8), // Queens
108        S(  3, 13), S(  5, 19), S(  8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
109        S( 16, 35), S( 17, 35), S( 18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
110        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
111        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
112        S( 20, 35), S( 20, 35) }
113   };
114
115   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
116   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
117   const Value OutpostBonus[][SQUARE_NB] = {
118   {
119   //  A     B     C     D     E     F     G     H
120     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
121     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
122     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
123     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
124     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
125     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
126   {
127     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
128     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
129     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
130     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
131     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
132     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
133   };
134
135   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
136   // which piece type attacks which one.
137   const Score ThreatBonus[][PIECE_TYPE_NB] = {
138     {}, {},
139     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
140     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
141     { S(0, 0), S( 0, 22), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
142     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
143   };
144
145   // ThreatenedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
146   // piece type is attacked by an enemy pawn.
147   const Score ThreatenedByPawnPenalty[] = {
148     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
149   };
150
151   #undef S
152
153   // Bonus for having the side to move (modified by Joona Kiiski)
154   const Score Tempo = make_score(24, 11);
155
156   // Rooks and queens on the 7th rank
157   const Score RookOn7thBonus  = make_score(3, 20);
158   const Score QueenOn7thBonus = make_score(1,  8);
159
160   // Rooks and queens attacking pawns on the same rank
161   const Score RookOnPawnBonus  = make_score(3, 48);
162   const Score QueenOnPawnBonus = make_score(1, 40);
163
164   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
165   const Score RookOpenFileBonus     = make_score(43, 21);
166   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 10);
167
168   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
169   // right to castle.
170   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
171
172   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
173   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
174   // happen in Chess960 games.
175   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(100, 100);
176
177   // Penalty for an undefended bishop or knight
178   const Score UndefendedMinorPenalty = make_score(25, 10);
179
180   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
181   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
182   // based on how many squares inside this area are safe and available for
183   // friendly minor pieces.
184   const Bitboard SpaceMask[] = {
185     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
186     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
187     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
188     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
189     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
190     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
191   };
192
193   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
194   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
195   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
196   // is used as an index to KingDangerTable[].
197   //
198   // King safety evaluation is asymmetrical and different for us (root color)
199   // and for our opponent. These values are used to init KingDangerTable.
200   const int KingDangerWeights[] = { 259, 247 };
201
202   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
203   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
204
205   // Bonuses for enemy's safe checks
206   const int QueenContactCheckBonus = 6;
207   const int RookContactCheckBonus  = 4;
208   const int QueenCheckBonus        = 3;
209   const int RookCheckBonus         = 2;
210   const int BishopCheckBonus       = 1;
211   const int KnightCheckBonus       = 1;
212
213   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
214   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
215   const int InitKingDanger[] = {
216      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
217      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
218      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
219     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
220     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
221     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
222     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
223     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
224   };
225
226   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
227   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
228   Score KingDangerTable[COLOR_NB][128];
229
230   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
231   // evaluation terms, used when tracing.
232   Score TracedScores[COLOR_NB][16];
233   std::stringstream TraceStream;
234
235   enum TracedType {
236     PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
237     PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
238   };
239
240   // Function prototypes
241   template<bool Trace>
242   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
243
244   template<Color Us>
245   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
246
247   template<Color Us, bool Trace>
248   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
249
250   template<Color Us, bool Trace>
251   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
252
253   template<Color Us>
254   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
255
256   template<Color Us>
257   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
258
259   template<Color Us>
260   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
261
262   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
263
264   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
265   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
266   double to_cp(Value v);
267   void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
268   void trace_row(const char* name, int idx);
269 }
270
271
272 namespace Eval {
273
274   /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
275   /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
276   /// between them based on the remaining material.
277
278   Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
279     return do_evaluate<false>(pos, margin);
280   }
281
282
283   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
284   /// and setup king tables.
285
286   void init() {
287
288     Weights[Mobility]    = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
289     Weights[PassedPawns] = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
290     Weights[Space]       = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
291
292     int KingDanger[] = { KingDangerWeights[0], KingDangerWeights[1] };
293
294     // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety.
295     // We do so by replacing both KingDanger weights by their average.
296     if (Options["UCI_AnalyseMode"])
297         KingDanger[0] = KingDanger[1] = (KingDanger[0] + KingDanger[1]) / 2;
298
299     const int MaxSlope = 30;
300     const int Peak = 1280;
301
302     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
303     {
304         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
305
306         KingDangerTable[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), make_score(KingDanger[0], 0));
307         KingDangerTable[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), make_score(KingDanger[1], 0));
308     }
309   }
310
311
312   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
313   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
314   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
315
316   std::string trace(const Position& pos) {
317
318     Value margin;
319     std::string totals;
320
321     Search::RootColor = pos.side_to_move();
322
323     TraceStream.str("");
324     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
325     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
326
327     do_evaluate<true>(pos, margin);
328
329     totals = TraceStream.str();
330     TraceStream.str("");
331
332     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
333                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
334                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
335
336     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
337     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
338     trace_row("Pawns", PAWN);
339     trace_row("Knights", KNIGHT);
340     trace_row("Bishops", BISHOP);
341     trace_row("Rooks", ROOK);
342     trace_row("Queens", QUEEN);
343     trace_row("Mobility", MOBILITY);
344     trace_row("King safety", KING);
345     trace_row("Threats", THREAT);
346     trace_row("Passed pawns", PASSED);
347     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
348     trace_row("Space", SPACE);
349
350     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
351     trace_row("Total", TOTAL);
352     TraceStream << totals;
353
354     return TraceStream.str();
355   }
356
357 } // namespace Eval
358
359
360 namespace {
361
362 template<bool Trace>
363 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
364
365   assert(!pos.checkers());
366
367   EvalInfo ei;
368   Value margins[COLOR_NB];
369   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
370   Thread* th = pos.this_thread();
371
372   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
373   // that typically is used by the search for pruning decisions.
374   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
375
376   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
377   // in the position object (material + piece square tables) and adding
378   // Tempo bonus. Score is computed from the point of view of white.
379   score = pos.psq_score() + (pos.side_to_move() == WHITE ? Tempo : -Tempo);
380
381   // Probe the material hash table
382   ei.mi = Material::probe(pos, th->materialTable, th->endgames);
383   score += ei.mi->material_value();
384
385   // If we have a specialized evaluation function for the current material
386   // configuration, call it and return.
387   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
388   {
389       margin = VALUE_ZERO;
390       return ei.mi->evaluate(pos);
391   }
392
393   // Probe the pawn hash table
394   ei.pi = Pawns::probe(pos, th->pawnsTable);
395   score += ei.pi->pawns_value();
396
397   // Initialize attack and king safety bitboards
398   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
399   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
400
401   // Evaluate pieces and mobility
402   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
403           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
404
405   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
406
407   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
408   // information when computing the king safety evaluation.
409   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
410           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
411
412   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
413   score +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
414           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
415
416   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
417   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
418           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
419
420   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
421   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
422       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
423
424   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
425   if (ei.mi->space_weight())
426   {
427       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
428       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
429   }
430
431   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
432   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
433                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
434
435   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
436   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
437   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
438       && pos.opposite_bishops()
439       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
440   {
441       // Only the two bishops ?
442       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMg
443           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMg)
444       {
445           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
446           // certainly a draw or at least two pawns.
447           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
448           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
449       }
450       else
451           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
452           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
453            sf = ScaleFactor(50);
454   }
455
456   margin = margins[pos.side_to_move()];
457   Value v = interpolate(score, ei.mi->game_phase(), sf);
458
459   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
460   if (Trace)
461   {
462       trace_add(PST, pos.psq_score());
463       trace_add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
464       trace_add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
465       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
466       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
467       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
468       trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
469       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
470       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
471       trace_add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
472       trace_add(TOTAL, score);
473       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
474                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
475                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
476                   << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
477                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
478                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
479                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
480   }
481
482   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
483 }
484
485
486   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
487   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
488
489   template<Color Us>
490   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
491
492     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
493
494     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
495     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
496
497     // Init king safety tables only if we are going to use them
498     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
499         && pos.non_pawn_material(Us) > QueenValueMg + PawnValueMg)
500     {
501         ei.kingRing[Them] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
502         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
503         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
504         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
505     } else
506         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
507   }
508
509
510   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
511
512   template<PieceType Piece, Color Us>
513   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
514
515     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
516
517     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
518
519     // Initial bonus based on square
520     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
521
522     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
523     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
524     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
525     {
526         if (   !pos.pieces(Them, KNIGHT)
527             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(Them, BISHOP)))
528             bonus += bonus + bonus / 2;
529         else
530             bonus += bonus / 2;
531     }
532     return make_score(bonus, bonus);
533   }
534
535
536   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
537
538   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
539   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
540
541     Bitboard b;
542     Square s, ksq;
543     int mob;
544     File f;
545     Score score = SCORE_ZERO;
546
547     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
548     const Square* pl = pos.piece_list(Us, Piece);
549
550     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
551
552     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
553     {
554         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
555         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
556             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
557         else if (Piece == BISHOP)
558             b = attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, QUEEN));
559         else if (Piece == ROOK)
560             b = attacks_bb<ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN));
561         else
562             assert(false);
563
564         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
565
566         if (b & ei.kingRing[Them])
567         {
568             ei.kingAttackersCount[Us]++;
569             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
570             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
571             if (bb)
572                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
573         }
574
575         mob = (Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
576                               : popcount<Full >(b & mobilityArea));
577
578         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
579
580         // Add a bonus if a slider is pinning an enemy piece
581         if (   (Piece == BISHOP || Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
582             && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s))
583         {
584             b = BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces();
585
586             assert(b);
587
588             if (!more_than_one(b) && (b & pos.pieces(Them)))
589                 score += ThreatBonus[Piece][type_of(pos.piece_on(lsb(b)))];
590         }
591
592         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
593         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
594         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
595             score -= ThreatenedByPawnPenalty[Piece];
596
597         // Bishop and knight outposts squares
598         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
599             && !(pos.pieces(Them, PAWN) & attack_span_mask(Us, s)))
600             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
601
602         if ((Piece == ROOK || Piece == QUEEN) && relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
603         {
604             // Major piece on 7th rank
605             if (   relative_rank(Us, s) == RANK_7
606                 && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
607                 score += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
608
609             // Major piece attacking pawns on the same rank
610             Bitboard pawns = pos.pieces(Them, PAWN) & rank_bb(s);
611             if (pawns)
612                 score += (Piece == ROOK ? RookOnPawnBonus
613                                         : QueenOnPawnBonus) * popcount<Max15>(pawns);
614         }
615
616         // Special extra evaluation for bishops
617         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
618         {
619             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
620             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
621             // problem, especially when that pawn is also blocked.
622             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
623             {
624                 Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
625                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
626                 {
627                     if (!pos.is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
628                         score -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
629                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
630                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty;
631                     else
632                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
633                 }
634             }
635         }
636
637         // Special extra evaluation for rooks
638         if (Piece == ROOK)
639         {
640             // Open and half-open files
641             f = file_of(s);
642             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
643             {
644                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
645                     score += RookOpenFileBonus;
646                 else
647                     score += RookHalfOpenFileBonus;
648             }
649
650             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
651             // king has lost right to castle.
652             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
653                 continue;
654
655             ksq = pos.king_square(Us);
656
657             if (    file_of(ksq) >= FILE_E
658                 &&  file_of(s) > file_of(ksq)
659                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
660             {
661                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
662                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, file_of(ksq)))
663                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
664                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
665             }
666             else if (    file_of(ksq) <= FILE_D
667                      &&  file_of(s) < file_of(ksq)
668                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
669             {
670                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
671                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, file_of(ksq)))
672                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
673                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
674             }
675         }
676     }
677
678     if (Trace)
679         TracedScores[Us][Piece] = score;
680
681     return score;
682   }
683
684
685   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
686   // and the type of attacked one.
687
688   template<Color Us>
689   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
690
691     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
692
693     Bitboard b, undefendedMinors, weakEnemies;
694     Score score = SCORE_ZERO;
695
696     // Undefended minors get penalized even if not under attack
697     undefendedMinors =  pos.pieces(Them)
698                       & (pos.pieces(BISHOP) | pos.pieces(KNIGHT))
699                       & ~ei.attackedBy[Them][0];
700
701     if (undefendedMinors)
702         score += more_than_one(undefendedMinors) ? UndefendedMinorPenalty * 2
703                                                  : UndefendedMinorPenalty;
704
705     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
706     weakEnemies =  pos.pieces(Them)
707                  & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
708                  & ei.attackedBy[Us][0];
709
710     if (!weakEnemies)
711         return score;
712
713     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
714     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
715     // considered because are already handled in king evaluation.
716     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
717     {
718         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
719         if (b)
720             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
721                 if (b & pos.pieces(pt2))
722                     score += ThreatBonus[pt1][pt2];
723     }
724     return score;
725   }
726
727
728   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
729   // pieces of a given color.
730
731   template<Color Us, bool Trace>
732   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
733
734     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
735
736     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
737
738     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
739     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us));
740
741     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
742     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
743     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
744     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
745
746     // Sum up all attacked squares
747     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
748                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
749                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
750     return score;
751   }
752
753
754   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
755
756   template<Color Us, bool Trace>
757   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
758
759     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
760
761     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
762     int attackUnits;
763     const Square ksq = pos.king_square(Us);
764
765     // King shelter and enemy pawns storm
766     Score score = ei.pi->king_safety<Us>(pos, ksq);
767
768     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
769     // from optimally tuned.
770     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
771         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
772     {
773         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
774         // apart from the king itself
775         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
776         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
777                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
778                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
779
780         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
781         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
782         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
783         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
784         // king, and the quality of the pawn shelter.
785         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
786                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
787                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
788                      - mg_value(score) / 32;
789
790         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
791         // squares around the king attacked by enemy queen...
792         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
793         if (b)
794         {
795             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
796             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
797                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
798             if (b)
799                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
800                               * popcount<Max15>(b)
801                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
802         }
803
804         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
805         // squares around the king attacked by enemy rooks...
806         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
807
808         // Consider only squares where the enemy rook gives check
809         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
810
811         if (b)
812         {
813             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
814             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
815                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
816             if (b)
817                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
818                               * popcount<Max15>(b)
819                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
820         }
821
822         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
823         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
824
825         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
826         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
827
828         // Enemy queen safe checks
829         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
830         if (b)
831             attackUnits += QueenCheckBonus * popcount<Max15>(b);
832
833         // Enemy rooks safe checks
834         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
835         if (b)
836             attackUnits += RookCheckBonus * popcount<Max15>(b);
837
838         // Enemy bishops safe checks
839         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
840         if (b)
841             attackUnits += BishopCheckBonus * popcount<Max15>(b);
842
843         // Enemy knights safe checks
844         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
845         if (b)
846             attackUnits += KnightCheckBonus * popcount<Max15>(b);
847
848         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
849         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
850
851         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
852         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
853         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
854         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
855         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
856         score -= KingDangerTable[Us == Search::RootColor][attackUnits];
857         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us == Search::RootColor][attackUnits]);
858     }
859
860     if (Trace)
861         TracedScores[Us][KING] = score;
862
863     return score;
864   }
865
866
867   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
868
869   template<Color Us>
870   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
871
872     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
873
874     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
875     Score score = SCORE_ZERO;
876
877     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
878
879     if (!b)
880         return SCORE_ZERO;
881
882     do {
883         Square s = pop_lsb(&b);
884
885         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
886
887         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
888         int rr = r * (r - 1);
889
890         // Base bonus based on rank
891         Value mbonus = Value(20 * rr);
892         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
893
894         if (rr)
895         {
896             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
897
898             // Adjust bonus based on kings proximity
899             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
900             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
901
902             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
903             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
904                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
905
906             // If the pawn is free to advance, increase bonus
907             if (pos.is_empty(blockSq))
908             {
909                 squaresToQueen = forward_bb(Us, s);
910                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
911
912                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
913                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
914                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
915                 if (   (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
916                     && (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
917                     unsafeSquares = squaresToQueen;
918                 else
919                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces(Them));
920
921                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
922                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
923                 if (!unsafeSquares)
924                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
925                 else
926                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
927                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
928                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
929                     // if no, somewhat smaller bonus.
930                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
931             }
932         } // rr != 0
933
934         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
935         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
936         supportingPawns = pos.pieces(Us, PAWN) & adjacent_files_bb(file_of(s));
937         if (supportingPawns & rank_bb(s))
938             ebonus += Value(r * 20);
939
940         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
941             ebonus += Value(r * 12);
942
943         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
944         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
945         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
946         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
947         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
948         // value if the other side has a rook or queen.
949         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
950         {
951             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMg)
952                 ebonus += ebonus / 4;
953             else if (pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
954                 ebonus -= ebonus / 4;
955         }
956         score += make_score(mbonus, ebonus);
957
958     } while (b);
959
960     // Add the scores to the middle game and endgame eval
961     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
962   }
963
964
965   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
966   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
967
968   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
969
970     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
971     Square s, blockSq, queeningSquare;
972     Color c, winnerSide, loserSide;
973     bool pathDefended, opposed;
974     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
975     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
976
977     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
978     // record how many plies are required for promotion.
979     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
980     {
981         // Skip if other side has non-pawn pieces
982         if (pos.non_pawn_material(~c))
983             continue;
984
985         b = ei.pi->passed_pawns(c);
986
987         while (b)
988         {
989             s = pop_lsb(&b);
990             queeningSquare = relative_square(c, file_of(s) | RANK_8);
991             queeningPath = forward_bb(c, s);
992
993             // Compute plies to queening and check direct advancement
994             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
995             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
996             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & queeningPath) == queeningPath);
997
998             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
999                 continue;
1000
1001             // Opponent king cannot block because path is defended and position
1002             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
1003             assert(!pos.checkers());
1004             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
1005
1006             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
1007             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
1008
1009             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
1010                 continue;
1011
1012             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
1013             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
1014         }
1015     }
1016
1017     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
1018     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
1019     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
1020         return SCORE_ZERO;
1021
1022     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
1023     loserSide = ~winnerSide;
1024
1025     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
1026     b = candidates = pos.pieces(loserSide, PAWN);
1027
1028     while (b)
1029     {
1030         s = pop_lsb(&b);
1031
1032         // Compute plies from queening
1033         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
1034         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1035         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1036
1037         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
1038         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
1039             || (forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(loserSide, PAWN)))
1040             candidates ^= s;
1041     }
1042
1043     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
1044     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
1045         return SCORE_ZERO;
1046
1047     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
1048     b = candidates;
1049
1050     while (b)
1051     {
1052         s = pop_lsb(&b);
1053         sacptg = blockersCount = 0;
1054         minKingDist = kingptg = 256;
1055
1056         // Compute plies from queening
1057         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
1058         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1059         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1060
1061         // Generate list of blocking pawns and supporters
1062         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
1063         opposed = forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1064         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1065
1066         assert(blockers);
1067
1068         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
1069         while (blockers)
1070         {
1071             blockSq = pop_lsb(&blockers);
1072             movesToGo = 256;
1073
1074             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1075             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1076             if (!opposed)
1077             {
1078                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
1079
1080                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1081                 {
1082                     d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1083                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1084                 }
1085             }
1086
1087             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1088             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1089
1090             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1091             {
1092                 d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1093                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1094             }
1095
1096             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1097             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1098             if (movesToGo <= 0)
1099                 continue;
1100
1101             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1102             sacptg += movesToGo * 2;
1103             blockersCount++;
1104
1105             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1106             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1107             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1108             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1109         }
1110
1111         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1112         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1113             return SCORE_ZERO;
1114
1115         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1116         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1117             return SCORE_ZERO;
1118     }
1119
1120     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1121     Score score = make_score(0, (Value) 1280 - 32 * pliesToQueen[winnerSide]);
1122     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1123   }
1124
1125
1126   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1127   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1128   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1129   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1130   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1131   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1132   template<Color Us>
1133   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1134
1135     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1136
1137     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1138     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1139     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1140     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1141                    & ~pos.pieces(Us, PAWN)
1142                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1143                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1144
1145     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1146     Bitboard behind = pos.pieces(Us, PAWN);
1147     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1148     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1149
1150     // Since SpaceMask[Us] is fully on our half of the board
1151     assert(unsigned(safe >> (Us == WHITE ? 32 : 0)) == 0);
1152
1153     // Count safe + (behind & safe) with a single popcount
1154     return popcount<Full>((Us == WHITE ? safe << 32 : safe >> 32) | (behind & safe));
1155   }
1156
1157
1158   // interpolate() interpolates between a middle game and an endgame score,
1159   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1160
1161   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1162
1163     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1164     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1165     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1166
1167     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1168     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1169     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1170   }
1171
1172
1173   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1174   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1175
1176   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1177
1178     // Scale option value from 100 to 256
1179     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1180     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1181
1182     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1183   }
1184
1185
1186   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1187   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1188
1189   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMg); }
1190
1191   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1192
1193     TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1194     TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1195   }
1196
1197
1198   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1199   // values of a single evaluation term.
1200
1201   void trace_row(const char* name, int idx) {
1202
1203     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1204     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1205
1206     switch (idx) {
1207     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1208         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1209                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1210                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1211         break;
1212     default:
1213         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1214                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1215                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1216                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1217                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1218                     << std::showpos
1219                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1220                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1221     }
1222   }
1223 }