]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/evaluate.cpp
Shrink OutpostBonus[] definition
[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) 2008-2010 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
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26
27 #include "bitcount.h"
28 #include "evaluate.h"
29 #include "material.h"
30 #include "pawns.h"
31 #include "thread.h"
32 #include "ucioption.h"
33
34
35 ////
36 //// Local definitions
37 ////
38
39 namespace {
40
41   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
42   // by the evaluation functions.
43   struct EvalInfo {
44
45     // Pointer to pawn hash table entry
46     PawnInfo* pi;
47
48     // updateKingTables[color] is set to true if we have enough material
49     // to trigger the opponent's king safety calculation. When is false we
50     // skip the time consuming update of the king attackers tables.
51     bool updateKingTables[2];
52
53     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
54     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][0] contains
55     // all squares attacked by the given color.
56     Bitboard attackedBy[2][8];
57
58     // kingZone[color] is the zone around the enemy king which is considered
59     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
60     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
61     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
62     // is on g8, kingZone[WHITE] is a bitboard containing the squares f8, h8,
63     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
64     Bitboard kingZone[2];
65
66     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
67     // which attack a square in the kingZone of the enemy king.
68     int kingAttackersCount[2];
69
70     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
71     // given color which attack a square in the kingZone of the enemy king. The
72     // weights of the individual piece types are given by the variables
73     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
74     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
75     int kingAttackersWeight[2];
76
77     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
78     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
79     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
80     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
81     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
82     int kingAdjacentZoneAttacksCount[2];
83   };
84
85   // Evaluation grain size, must be a power of 2
86   const int GrainSize = 8;
87
88   // Evaluation weights, initialized from UCI options
89   enum { Mobility, PawnStructure, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
90   Score Weights[6];
91
92   typedef Value V;
93   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
94
95   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
96   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
97   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
98   // parameters at 100, which looks prettier.
99   //
100   // Values modified by Joona Kiiski
101   const Score WeightsInternal[] = {
102       S(248, 271), S(233, 201), S(252, 259), S(46, 0), S(247, 0), S(259, 0)
103   };
104
105   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
106   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
107   // by friendly pieces.
108   const Score MobilityBonus[][32] = {
109      {}, {},
110      { S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0, -3), S(12,  7), S(25, 17), // Knights
111        S( 31, 22), S( 38, 27), S( 38, 27) },
112      { S(-25,-30), S(-11,-16), S(  3, -2), S(17, 12), S(31, 26), S(45, 40), // Bishops
113        S( 57, 52), S( 65, 60), S( 71, 65), S(74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
114        S( 79, 74), S( 80, 75), S( 81, 76), S(81, 76) },
115      { S(-20,-36), S(-14,-19), S( -8, -3), S(-2, 13), S( 4, 29), S(10, 46), // Rooks
116        S( 14, 62), S( 19, 79), S( 23, 95), S(26,106), S(27,111), S(28,114),
117        S( 29,116), S( 30,117), S( 31,118), S(32,118) },
118      { S(-10,-18), S( -8,-13), S( -6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8), // Queens
119        S(  3, 13), S(  5, 19), S(  8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
120        S( 16, 35), S( 17, 35), S( 18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
121        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
122        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
123        S( 20, 35), S( 20, 35) }
124   };
125
126   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
127   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
128   const Value OutpostBonus[][64] = {
129   {
130   //  A     B     C     D     E     F     G     H
131     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
132     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
133     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
134     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
135     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
136     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
137   {
138     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
139     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
140     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
141     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
142     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
143     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
144   };
145
146   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
147   // which piece type attacks which one.
148   const Score ThreatBonus[][8] = {
149     {}, {},
150     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
151     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
152     { S(0, 0), S(-1, 29), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
153     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
154   };
155
156   // ThreatedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
157   // piece type is attacked by an enemy pawn.
158   const Score ThreatedByPawnPenalty[] = {
159     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
160   };
161
162   #undef S
163
164   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
165   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
166   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
167
168   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
169   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 43);
170   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 19);
171
172   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
173   // right to castle.
174   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
175
176   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
177   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
178   // based on how many squares inside this area are safe and available for
179   // friendly minor pieces.
180   const Bitboard SpaceMask[] = {
181     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
182     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
183     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
184     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
185     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
186     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
187   };
188
189   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
190   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
191   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
192   // is used as an index to KingDangerTable[].
193   //
194   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
195   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
196
197   // Bonuses for enemy's safe checks
198   const int QueenContactCheckBonus = 6;
199   const int RookContactCheckBonus  = 4;
200   const int QueenCheckBonus        = 3;
201   const int RookCheckBonus         = 2;
202   const int BishopCheckBonus       = 1;
203   const int KnightCheckBonus       = 1;
204
205   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
206   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
207   const int InitKingDanger[] = {
208      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
209      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
210      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
211     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
212     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
213     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
214     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
215     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
216   };
217
218   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
219   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
220   Score KingDangerTable[2][128];
221
222   // Pawn and material hash tables, indexed by the current thread id.
223   // Note that they will be initialized at 0 being global variables.
224   MaterialInfoTable* MaterialTable[MAX_THREADS];
225   PawnInfoTable* PawnTable[MAX_THREADS];
226
227   // Function prototypes
228   template<bool HasPopCnt>
229   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
230
231   template<Color Us, bool HasPopCnt>
232   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
233
234   template<Color Us, bool HasPopCnt>
235   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
236
237   template<Color Us, bool HasPopCnt>
238   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value& margin);
239
240   template<Color Us>
241   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
242
243   template<Color Us, bool HasPopCnt>
244   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
245
246   template<Color Us>
247   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
248
249   Score apply_weight(Score v, Score weight);
250   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
251   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
252   void init_safety();
253 }
254
255
256 ////
257 //// Functions
258 ////
259
260
261 /// Prefetches in pawn hash tables
262
263 void prefetchPawn(Key key, int threadID) {
264
265     PawnTable[threadID]->prefetch(key);
266 }
267
268
269 /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
270 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
271 /// between them based on the remaining material.
272 Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
273
274     return CpuHasPOPCNT ? do_evaluate<true>(pos, margin)
275                         : do_evaluate<false>(pos, margin);
276 }
277
278 namespace {
279
280 template<bool HasPopCnt>
281 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
282
283   EvalInfo ei;
284   Score mobilityWhite, mobilityBlack;
285
286   assert(pos.is_ok());
287   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < MAX_THREADS);
288   assert(!pos.is_check());
289
290   // Initialize value by reading the incrementally updated scores included
291   // in the position object (material + piece square tables).
292   Score bonus = pos.value();
293
294   // margin is the uncertainty estimation of position's evaluation
295   // and typically is used by the search for pruning decisions.
296   margin = VALUE_ZERO;
297
298   // Probe the material hash table
299   MaterialInfo* mi = MaterialTable[pos.thread()]->get_material_info(pos);
300   bonus += mi->material_value();
301
302   // If we have a specialized evaluation function for the current material
303   // configuration, call it and return.
304   if (mi->specialized_eval_exists())
305       return mi->evaluate(pos);
306
307   // Probe the pawn hash table
308   ei.pi = PawnTable[pos.thread()]->get_pawn_info(pos);
309   bonus += apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]);
310
311   // Initialize attack and king safety bitboards
312   init_eval_info<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
313   init_eval_info<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
314
315   // Evaluate pieces and mobility
316   bonus +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei, mobilityWhite)
317           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei, mobilityBlack);
318
319   bonus += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
320
321   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
322   // information when computing the king safety evaluation.
323   bonus +=  evaluate_king<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei, margin)
324           - evaluate_king<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei, margin);
325
326   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
327   bonus +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
328           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
329
330   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
331   bonus +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
332           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
333
334   Phase phase = mi->game_phase();
335
336   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
337   if (phase > PHASE_ENDGAME && mi->space_weight() > 0)
338   {
339       int s = evaluate_space<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
340       bonus += apply_weight(make_score(s * mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
341   }
342
343   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
344   ScaleFactor sf = eg_value(bonus) > VALUE_ZERO ? mi->scale_factor(pos, WHITE)
345                                                 : mi->scale_factor(pos, BLACK);
346
347   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
348   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
349   if (   phase < PHASE_MIDGAME
350       && pos.opposite_colored_bishops()
351       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
352   {
353       // Only the two bishops ?
354       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
355           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
356       {
357           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
358           // certainly a draw or at least two pawns.
359           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
360           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
361       }
362       else
363           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
364           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
365            sf = ScaleFactor(50);
366   }
367
368   // Interpolate between the middle game and the endgame score
369   Value v = scale_by_game_phase(bonus, phase, sf);
370   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
371 }
372
373 } // namespace
374
375
376 /// init_eval() initializes various tables used by the evaluation function
377
378 void init_eval(int threads) {
379
380   assert(threads <= MAX_THREADS);
381
382   for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
383   {
384       if (i >= threads)
385       {
386           delete PawnTable[i];
387           delete MaterialTable[i];
388           PawnTable[i] = NULL;
389           MaterialTable[i] = NULL;
390           continue;
391       }
392       if (!PawnTable[i])
393           PawnTable[i] = new PawnInfoTable();
394
395       if (!MaterialTable[i])
396           MaterialTable[i] = new MaterialInfoTable();
397   }
398 }
399
400
401 /// quit_eval() releases heap-allocated memory at program termination
402
403 void quit_eval() {
404
405   init_eval(0);
406 }
407
408
409 /// read_weights() reads evaluation weights from the corresponding UCI parameters
410
411 void read_weights(Color us) {
412
413   // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
414   // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
415   const int kingDangerUs   = (us == WHITE ? KingDangerUs   : KingDangerThem);
416   const int kingDangerThem = (us == WHITE ? KingDangerThem : KingDangerUs);
417
418   Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
419   Weights[PawnStructure]  = weight_option("Pawn Structure (Middle Game)", "Pawn Structure (Endgame)", WeightsInternal[PawnStructure]);
420   Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
421   Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
422   Weights[kingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
423   Weights[kingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
424
425   // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We do this
426   // by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem] by their average.
427   if (get_option_value_bool("UCI_AnalyseMode"))
428       Weights[kingDangerUs] = Weights[kingDangerThem] = (Weights[kingDangerUs] + Weights[kingDangerThem]) / 2;
429
430   init_safety();
431 }
432
433
434 namespace {
435
436   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
437   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
438
439   template<Color Us, bool HasPopCnt>
440   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
441
442     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
443
444     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
445     ei.kingZone[Us] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
446     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
447     ei.updateKingTables[Us] = pos.piece_count(Us, QUEEN) && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame;
448     if (ei.updateKingTables[Us])
449     {
450         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
451         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? count_1s_max_15<HasPopCnt>(b) / 2 : EmptyBoardBB;
452         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = EmptyBoardBB;
453     }
454   }
455
456
457   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
458
459   template<PieceType Piece, Color Us>
460   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
461
462     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
463
464     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
465
466     // Initial bonus based on square
467     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
468
469     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
470     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
471     if (bonus && bit_is_set(ei.attackedBy[Us][PAWN], s))
472     {
473         if (    pos.pieces(KNIGHT, Them) == EmptyBoardBB
474             && (SquaresByColorBB[square_color(s)] & pos.pieces(BISHOP, Them)) == EmptyBoardBB)
475             bonus += bonus + bonus / 2;
476         else
477             bonus += bonus / 2;
478     }
479     return make_score(bonus, bonus);
480   }
481
482
483   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
484
485   template<PieceType Piece, Color Us, bool HasPopCnt>
486   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
487
488     Bitboard b;
489     Square s, ksq;
490     int mob;
491     File f;
492     Score bonus = SCORE_ZERO;
493
494     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
495     const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, Piece);
496
497     ei.attackedBy[Us][Piece] = EmptyBoardBB;
498
499     while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
500     {
501         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
502         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
503             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
504         else if (Piece == BISHOP)
505             b = bishop_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(QUEEN, Us));
506         else if (Piece == ROOK)
507             b = rook_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
508         else
509             assert(false);
510
511         // Update attack info
512         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
513
514         // King attacks
515         if (ei.updateKingTables[Us] && (b & ei.kingZone[Us]))
516         {
517             ei.kingAttackersCount[Us]++;
518             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
519             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
520             if (bb)
521                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += count_1s_max_15<HasPopCnt>(bb);
522         }
523
524         // Mobility
525         mob = (Piece != QUEEN ? count_1s_max_15<HasPopCnt>(b & mobilityArea)
526                               : count_1s<HasPopCnt>(b & mobilityArea));
527
528         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
529
530         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
531         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
532         if (bit_is_set(ei.attackedBy[Them][PAWN], s))
533             bonus -= ThreatedByPawnPenalty[Piece];
534
535         // Bishop and knight outposts squares
536         if ((Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT) && pos.square_is_weak(s, Us))
537             bonus += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
538
539         // Queen or rook on 7th rank
540         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
541             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
542             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
543         {
544             bonus += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
545         }
546
547         // Special extra evaluation for rooks
548         if (Piece == ROOK)
549         {
550             // Open and half-open files
551             f = square_file(s);
552             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
553             {
554                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
555                     bonus += RookOpenFileBonus;
556                 else
557                     bonus += RookHalfOpenFileBonus;
558             }
559
560             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
561             // king has lost right to castle.
562             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
563                 continue;
564
565             ksq = pos.king_square(Us);
566
567             if (    square_file(ksq) >= FILE_E
568                 &&  square_file(s) > square_file(ksq)
569                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
570             {
571                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
572                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, square_file(ksq)))
573                     bonus -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
574                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
575             }
576             else if (    square_file(ksq) <= FILE_D
577                      &&  square_file(s) < square_file(ksq)
578                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
579             {
580                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
581                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, square_file(ksq)))
582                     bonus -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
583                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
584             }
585         }
586     }
587     return bonus;
588   }
589
590
591   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
592   // and the type of attacked one.
593
594   template<Color Us>
595   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
596
597     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
598
599     Bitboard b;
600     Score bonus = SCORE_ZERO;
601
602     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
603     Bitboard weakEnemies =  pos.pieces_of_color(Them)
604                           & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
605                           & ei.attackedBy[Us][0];
606     if (!weakEnemies)
607         return SCORE_ZERO;
608
609     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
610     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
611     // considered because are already handled in king evaluation.
612     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
613     {
614         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
615         if (b)
616             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
617                 if (b & pos.pieces(pt2))
618                     bonus += ThreatBonus[pt1][pt2];
619     }
620     return bonus;
621   }
622
623
624   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
625   // pieces of a given color.
626
627   template<Color Us, bool HasPopCnt>
628   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
629
630     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
631
632     Score bonus = mobility = SCORE_ZERO;
633
634     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
635     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces_of_color(Us));
636
637     bonus += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
638     bonus += evaluate_pieces<BISHOP, Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
639     bonus += evaluate_pieces<ROOK,   Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
640     bonus += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
641
642     // Sum up all attacked squares
643     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
644                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
645                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
646     return bonus;
647   }
648
649
650   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
651
652   template<Color Us, bool HasPopCnt>
653   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value& margin) {
654
655     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
656
657     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
658     int attackUnits;
659     const Square ksq = pos.king_square(Us);
660
661     // King shelter
662     Score bonus = ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq);
663
664     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
665     // from optimally tuned.
666     if (   ei.updateKingTables[Them]
667         && ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
668         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
669     {
670         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
671         // apart from the king itself
672         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
673         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
674                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
675                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
676
677         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
678         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
679         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
680         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
681         // king, and the quality of the pawn shelter.
682         attackUnits =  Min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
683                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + count_1s_max_15<HasPopCnt>(undefended))
684                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
685                      - mg_value(ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq)) / 32;
686
687         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
688         // squares around the king attacked by enemy queen...
689         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces_of_color(Them);
690         if (b)
691         {
692             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
693             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
694                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
695             if (b)
696                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
697                               * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b)
698                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
699         }
700
701         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
702         // squares around the king attacked by enemy rooks...
703         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces_of_color(Them);
704
705         // Consider only squares where the enemy rook gives check
706         b &= RookPseudoAttacks[ksq];
707
708         if (b)
709         {
710             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
711             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
712                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
713             if (b)
714                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
715                               * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b)
716                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
717         }
718
719         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
720         safe = ~(pos.pieces_of_color(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
721
722         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
723         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
724
725         // Enemy queen safe checks
726         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
727         if (b)
728             attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
729
730         // Enemy rooks safe checks
731         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
732         if (b)
733             attackUnits += RookCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
734
735         // Enemy bishops safe checks
736         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
737         if (b)
738             attackUnits += BishopCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
739
740         // Enemy knights safe checks
741         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
742         if (b)
743             attackUnits += KnightCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
744
745         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
746         attackUnits = Min(99, Max(0, attackUnits));
747
748         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
749         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
750         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
751         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
752         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
753         bonus -= KingDangerTable[Us][attackUnits];
754         if (pos.side_to_move() == Us)
755             margin += mg_value(KingDangerTable[Us][attackUnits]);
756     }
757     return bonus;
758   }
759
760
761   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
762
763   template<Color Us>
764   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
765
766     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
767
768     Score bonus = SCORE_ZERO;
769     Bitboard squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
770     Bitboard b = ei.pi->passed_pawns(Us);
771
772     if (!b)
773         return SCORE_ZERO;
774
775     do {
776         Square s = pop_1st_bit(&b);
777
778         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
779
780         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
781         int rr = r * (r - 1);
782
783         // Base bonus based on rank
784         Value mbonus = Value(20 * rr);
785         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
786
787         if (rr)
788         {
789             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
790
791             // Adjust bonus based on kings proximity
792             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 3 * rr);
793             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
794             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 6 * rr);
795
796             // If the pawn is free to advance, increase bonus
797             if (pos.square_is_empty(blockSq))
798             {
799                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
800                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
801
802                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
803                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
804                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
805                 if (   (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
806                     && (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
807                     unsafeSquares = squaresToQueen;
808                 else
809                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces_of_color(Them));
810
811                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
812                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
813                 if (!unsafeSquares)
814                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
815                 else
816                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
817                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
818                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
819                     // if no, somewhat smaller bonus.
820                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
821
822                 // At last, add a small bonus when there are no *friendly* pieces
823                 // in the pawn's path.
824                 if (!(squaresToQueen & pos.pieces_of_color(Us)))
825                     ebonus += Value(rr);
826             }
827         } // rr != 0
828
829         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
830         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
831         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & neighboring_files_bb(s);
832         if (supportingPawns & rank_bb(s))
833             ebonus += Value(r * 20);
834         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
835             ebonus += Value(r * 12);
836
837         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
838         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
839         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
840         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
841         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
842         // value if the other side has a rook or queen.
843         if (square_file(s) == FILE_A || square_file(s) == FILE_H)
844         {
845             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
846                 ebonus += ebonus / 4;
847             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
848                 ebonus -= ebonus / 4;
849         }
850         bonus += make_score(mbonus, ebonus);
851
852     } while (b);
853
854     // Add the scores to the middle game and endgame eval
855     return apply_weight(bonus, Weights[PassedPawns]);
856   }
857
858
859   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
860   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
861   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
862   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
863   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
864   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
865   template<Color Us, bool HasPopCnt>
866   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
867
868     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
869
870     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
871     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
872     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
873     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
874                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
875                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
876                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
877
878     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
879     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
880     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
881     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
882
883     return count_1s_max_15<HasPopCnt>(safe) + count_1s_max_15<HasPopCnt>(behind & safe);
884   }
885
886
887   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
888
889   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
890       return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
891                         (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
892   }
893
894
895   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
896   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
897
898   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
899
900     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
901     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
902     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
903
904     Value eg = eg_value(v);
905     Value ev = Value((eg * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL);
906
907     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
908     return Value(result & ~(GrainSize - 1));
909   }
910
911
912   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
913   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
914
915   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
916
917     // Scale option value from 100 to 256
918     int mg = get_option_value_int(mgOpt) * 256 / 100;
919     int eg = get_option_value_int(egOpt) * 256 / 100;
920
921     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
922   }
923
924
925   // init_safety() initizes the king safety evaluation, based on UCI
926   // parameters. It is called from read_weights().
927
928   void init_safety() {
929
930     const Value MaxSlope = Value(30);
931     const Value Peak = Value(1280);
932     Value t[100];
933
934     // First setup the base table
935     for (int i = 0; i < 100; i++)
936     {
937         t[i] = Value(int(0.4 * i * i));
938
939         if (i > 0)
940             t[i] = Min(t[i], t[i - 1] + MaxSlope);
941
942         t[i] = Min(t[i], Peak);
943     }
944
945     // Then apply the weights and get the final KingDangerTable[] array
946     for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
947         for (int i = 0; i < 100; i++)
948             KingDangerTable[c][i] = apply_weight(make_score(t[i], 0), Weights[KingDangerUs + c]);
949   }
950 }