8a5b6618851a8b33745e324d305a822ac2bb4d9e
[stockfish] / src / evaluate.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <iomanip>
22 #include <sstream>
23 #include <algorithm>
24
25 #include "bitcount.h"
26 #include "evaluate.h"
27 #include "material.h"
28 #include "pawns.h"
29 #include "thread.h"
30 #include "ucioption.h"
31
32 namespace {
33
34   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
35   // by the evaluation functions.
36   struct EvalInfo {
37
38     // Pointers to material and pawn hash table entries
39     MaterialEntry* mi;
40     PawnEntry* pi;
41
42     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
43     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][0] contains
44     // all squares attacked by the given color.
45     Bitboard attackedBy[2][8];
46
47     // kingRing[color] is the zone around the king which is considered
48     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
49     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
50     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
51     // is on g8, kingRing[BLACK] is a bitboard containing the squares f8, h8,
52     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
53     Bitboard kingRing[2];
54
55     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
56     // which attack a square in the kingRing of the enemy king.
57     int kingAttackersCount[2];
58
59     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
60     // given color which attack a square in the kingRing of the enemy king. The
61     // weights of the individual piece types are given by the variables
62     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
63     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
64     int kingAttackersWeight[2];
65
66     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
67     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
68     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
69     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
70     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
71     int kingAdjacentZoneAttacksCount[2];
72   };
73
74   // Evaluation grain size, must be a power of 2
75   const int GrainSize = 8;
76
77   // Evaluation weights, initialized from UCI options
78   enum { Mobility, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
79   Score Weights[6];
80
81   typedef Value V;
82   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
83
84   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
85   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
86   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
87   // parameters at 100, which looks prettier.
88   //
89   // Values modified by Joona Kiiski
90   const Score WeightsInternal[] = {
91       S(252, 344), S(216, 266), S(46, 0), S(247, 0), S(259, 0)
92   };
93
94   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
95   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
96   // by friendly pieces.
97   const Score MobilityBonus[][32] = {
98      {}, {},
99      { S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0, -3), S(12,  7), S(25, 17), // Knights
100        S( 31, 22), S( 38, 27), S( 38, 27) },
101      { S(-25,-30), S(-11,-16), S(  3, -2), S(17, 12), S(31, 26), S(45, 40), // Bishops
102        S( 57, 52), S( 65, 60), S( 71, 65), S(74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
103        S( 79, 74), S( 80, 75), S( 81, 76), S(81, 76) },
104      { S(-20,-36), S(-14,-19), S( -8, -3), S(-2, 13), S( 4, 29), S(10, 46), // Rooks
105        S( 14, 62), S( 19, 79), S( 23, 95), S(26,106), S(27,111), S(28,114),
106        S( 29,116), S( 30,117), S( 31,118), S(32,118) },
107      { S(-10,-18), S( -8,-13), S( -6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8), // Queens
108        S(  3, 13), S(  5, 19), S(  8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
109        S( 16, 35), S( 17, 35), S( 18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
110        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
111        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
112        S( 20, 35), S( 20, 35) }
113   };
114
115   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
116   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
117   const Value OutpostBonus[][64] = {
118   {
119   //  A     B     C     D     E     F     G     H
120     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
121     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
122     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
123     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
124     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
125     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
126   {
127     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
128     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
129     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
130     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
131     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
132     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
133   };
134
135   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
136   // which piece type attacks which one.
137   const Score ThreatBonus[][8] = {
138     {}, {},
139     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
140     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
141     { S(0, 0), S(-1, 29), 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 (modified by Joona Kiiski)
157   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
158   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
159
160   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
161   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 21);
162   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 10);
163
164   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
165   // right to castle.
166   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
167
168   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
169   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
170   // happen in Chess960 games.
171   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(100, 100);
172
173   // Penalty for an undefended bishop or knight
174   const Score UndefendedMinorPenalty = make_score(25, 10);
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   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
223   // evaluation terms, used when tracing.
224   Score TracedScores[2][16];
225   std::stringstream TraceStream;
226
227   enum TracedType {
228     PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
229     PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
230   };
231
232   // Function prototypes
233   template<bool Trace>
234   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
235
236   template<Color Us>
237   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
238
239   template<Color Us, bool Trace>
240   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
241
242   template<Color Us, bool Trace>
243   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
244
245   template<Color Us>
246   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
247
248   template<Color Us>
249   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
250
251   template<Color Us>
252   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
253
254   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
255
256   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
257   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
258   double to_cp(Value v);
259   void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
260   void trace_row(const char* name, int idx);
261 }
262
263
264 namespace Eval {
265
266   Color RootColor;
267
268   /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
269   /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
270   /// between them based on the remaining material.
271
272   Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
273     return do_evaluate<false>(pos, margin);
274   }
275
276
277   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
278   /// and setup king tables.
279
280   void init() {
281
282     Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
283     Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
284     Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
285     Weights[KingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
286     Weights[KingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
287
288     // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
289     // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
290     // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We
291     // do this by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem]
292     // by their average.
293     if (Options["UCI_AnalyseMode"])
294         Weights[KingDangerUs] = Weights[KingDangerThem] = (Weights[KingDangerUs] + Weights[KingDangerThem]) / 2;
295
296     const int MaxSlope = 30;
297     const int Peak = 1280;
298
299     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
300     {
301         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
302
303         KingDangerTable[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerUs]);
304         KingDangerTable[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerThem]);
305     }
306   }
307
308
309   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
310   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
311   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
312
313   std::string trace(const Position& pos) {
314
315     Value margin;
316     std::string totals;
317
318     RootColor = pos.side_to_move();
319
320     TraceStream.str("");
321     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
322     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
323
324     do_evaluate<true>(pos, margin);
325
326     totals = TraceStream.str();
327     TraceStream.str("");
328
329     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
330                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
331                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
332
333     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
334     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
335     trace_row("Pawns", PAWN);
336     trace_row("Knights", KNIGHT);
337     trace_row("Bishops", BISHOP);
338     trace_row("Rooks", ROOK);
339     trace_row("Queens", QUEEN);
340     trace_row("Mobility", MOBILITY);
341     trace_row("King safety", KING);
342     trace_row("Threats", THREAT);
343     trace_row("Passed pawns", PASSED);
344     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
345     trace_row("Space", SPACE);
346
347     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
348     trace_row("Total", TOTAL);
349     TraceStream << totals;
350
351     return TraceStream.str();
352   }
353
354 } // namespace Eval
355
356
357 namespace {
358
359 template<bool Trace>
360 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
361
362   assert(!pos.in_check());
363
364   EvalInfo ei;
365   Value margins[2];
366   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
367
368   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
369   // that typically is used by the search for pruning decisions.
370   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
371
372   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
373   // in the position object (material + piece square tables) and adding
374   // Tempo bonus. Score is computed from the point of view of white.
375   score = pos.psq_score() + (pos.side_to_move() == WHITE ? Tempo : -Tempo);
376
377   // Probe the material hash table
378   ei.mi = pos.this_thread()->materialTable.probe(pos);
379   score += ei.mi->material_value();
380
381   // If we have a specialized evaluation function for the current material
382   // configuration, call it and return.
383   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
384   {
385       margin = VALUE_ZERO;
386       return ei.mi->evaluate(pos);
387   }
388
389   // Probe the pawn hash table
390   ei.pi = pos.this_thread()->pawnTable.probe(pos);
391   score += ei.pi->pawns_value();
392
393   // Initialize attack and king safety bitboards
394   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
395   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
396
397   // Evaluate pieces and mobility
398   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
399           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
400
401   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
402
403   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
404   // information when computing the king safety evaluation.
405   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
406           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
407
408   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
409   score +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
410           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
411
412   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
413   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
414           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
415
416   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
417   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
418       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
419
420   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
421   if (ei.mi->space_weight())
422   {
423       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
424       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
425   }
426
427   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
428   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
429                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
430
431   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
432   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
433   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
434       && pos.opposite_bishops()
435       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
436   {
437       // Only the two bishops ?
438       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
439           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
440       {
441           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
442           // certainly a draw or at least two pawns.
443           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
444           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
445       }
446       else
447           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
448           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
449            sf = ScaleFactor(50);
450   }
451
452   margin = margins[pos.side_to_move()];
453   Value v = interpolate(score, ei.mi->game_phase(), sf);
454
455   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
456   if (Trace)
457   {
458       trace_add(PST, pos.psq_score());
459       trace_add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
460       trace_add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
461       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
462       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
463       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
464       trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
465       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
466       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
467       trace_add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
468       trace_add(TOTAL, score);
469       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
470                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
471                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
472                   << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
473                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
474                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
475                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
476   }
477
478   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
479 }
480
481
482   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
483   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
484
485   template<Color Us>
486   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
487
488     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
489
490     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
491     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
492
493     // Init king safety tables only if we are going to use them
494     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
495         && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame)
496     {
497         ei.kingRing[Them] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
498         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
499         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
500         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
501     } else
502         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
503   }
504
505
506   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
507
508   template<PieceType Piece, Color Us>
509   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
510
511     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
512
513     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
514
515     // Initial bonus based on square
516     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
517
518     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
519     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
520     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
521     {
522         if (   !pos.pieces(Them, KNIGHT)
523             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(Them, BISHOP)))
524             bonus += bonus + bonus / 2;
525         else
526             bonus += bonus / 2;
527     }
528     return make_score(bonus, bonus);
529   }
530
531
532   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
533
534   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
535   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
536
537     Bitboard b;
538     Square s, ksq;
539     int mob;
540     File f;
541     Score score = SCORE_ZERO;
542
543     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
544     const Square* pl = pos.piece_list(Us, Piece);
545
546     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
547
548     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
549     {
550         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
551         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
552             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
553         else if (Piece == BISHOP)
554             b = attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, QUEEN));
555         else if (Piece == ROOK)
556             b = attacks_bb<ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN));
557         else
558             assert(false);
559
560         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
561
562         if (b & ei.kingRing[Them])
563         {
564             ei.kingAttackersCount[Us]++;
565             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
566             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
567             if (bb)
568                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
569         }
570
571         mob = (Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
572                               : popcount<Full >(b & mobilityArea));
573
574         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
575
576         // Add a bonus if a slider is pinning an enemy piece
577         if (   (Piece == BISHOP || Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
578             && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s))
579         {
580             b = BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces();
581
582             assert(b);
583
584             if (!more_than_one(b) && (b & pos.pieces(Them)))
585                 score += ThreatBonus[Piece][type_of(pos.piece_on(first_1(b)))];
586         }
587
588         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
589         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
590         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
591             score -= ThreatenedByPawnPenalty[Piece];
592
593         // Bishop and knight outposts squares
594         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
595             && !(pos.pieces(Them, PAWN) & attack_span_mask(Us, s)))
596             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
597
598         // Queen or rook on 7th rank
599         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
600             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
601             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
602         {
603             score += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
604         }
605
606         // Special extra evaluation for bishops
607         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
608         {
609             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
610             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
611             // problem, especially when that pawn is also blocked.
612             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
613             {
614                 Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
615                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
616                 {
617                     if (!pos.is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
618                         score -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
619                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
620                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty;
621                     else
622                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
623                 }
624             }
625         }
626
627         // Special extra evaluation for rooks
628         if (Piece == ROOK)
629         {
630             // Open and half-open files
631             f = file_of(s);
632             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
633             {
634                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
635                     score += RookOpenFileBonus;
636                 else
637                     score += RookHalfOpenFileBonus;
638             }
639
640             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
641             // king has lost right to castle.
642             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
643                 continue;
644
645             ksq = pos.king_square(Us);
646
647             if (    file_of(ksq) >= FILE_E
648                 &&  file_of(s) > file_of(ksq)
649                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
650             {
651                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
652                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, file_of(ksq)))
653                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
654                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
655             }
656             else if (    file_of(ksq) <= FILE_D
657                      &&  file_of(s) < file_of(ksq)
658                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
659             {
660                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
661                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, file_of(ksq)))
662                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
663                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
664             }
665         }
666     }
667
668     if (Trace)
669         TracedScores[Us][Piece] = score;
670
671     return score;
672   }
673
674
675   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
676   // and the type of attacked one.
677
678   template<Color Us>
679   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
680
681     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
682
683     Bitboard b, undefendedMinors, weakEnemies;
684     Score score = SCORE_ZERO;
685
686     // Undefended minors get penalized even if not under attack
687     undefendedMinors =  pos.pieces(Them)
688                       & (pos.pieces(BISHOP) | pos.pieces(KNIGHT))
689                       & ~ei.attackedBy[Them][0];
690
691     if (undefendedMinors)
692         score += more_than_one(undefendedMinors) ? UndefendedMinorPenalty * 2
693                                                  : UndefendedMinorPenalty;
694
695     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
696     weakEnemies =  pos.pieces(Them)
697                  & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
698                  & ei.attackedBy[Us][0];
699
700     if (!weakEnemies)
701         return score;
702
703     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
704     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
705     // considered because are already handled in king evaluation.
706     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
707     {
708         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
709         if (b)
710             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
711                 if (b & pos.pieces(pt2))
712                     score += ThreatBonus[pt1][pt2];
713     }
714     return score;
715   }
716
717
718   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
719   // pieces of a given color.
720
721   template<Color Us, bool Trace>
722   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
723
724     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
725
726     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
727
728     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
729     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us));
730
731     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
732     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
733     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
734     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
735
736     // Sum up all attacked squares
737     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
738                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
739                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
740     return score;
741   }
742
743
744   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
745
746   template<Color Us, bool Trace>
747   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
748
749     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
750
751     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
752     int attackUnits;
753     const Square ksq = pos.king_square(Us);
754
755     // King shelter and enemy pawns storm
756     Score score = ei.pi->king_safety<Us>(pos, ksq);
757
758     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
759     // from optimally tuned.
760     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
761         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
762     {
763         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
764         // apart from the king itself
765         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
766         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
767                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
768                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
769
770         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
771         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
772         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
773         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
774         // king, and the quality of the pawn shelter.
775         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
776                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
777                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
778                      - mg_value(score) / 32;
779
780         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
781         // squares around the king attacked by enemy queen...
782         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
783         if (b)
784         {
785             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
786             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
787                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
788             if (b)
789                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
790                               * popcount<Max15>(b)
791                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
792         }
793
794         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
795         // squares around the king attacked by enemy rooks...
796         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
797
798         // Consider only squares where the enemy rook gives check
799         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
800
801         if (b)
802         {
803             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
804             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
805                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
806             if (b)
807                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
808                               * popcount<Max15>(b)
809                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
810         }
811
812         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
813         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
814
815         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
816         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
817
818         // Enemy queen safe checks
819         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
820         if (b)
821             attackUnits += QueenCheckBonus * popcount<Max15>(b);
822
823         // Enemy rooks safe checks
824         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
825         if (b)
826             attackUnits += RookCheckBonus * popcount<Max15>(b);
827
828         // Enemy bishops safe checks
829         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
830         if (b)
831             attackUnits += BishopCheckBonus * popcount<Max15>(b);
832
833         // Enemy knights safe checks
834         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
835         if (b)
836             attackUnits += KnightCheckBonus * popcount<Max15>(b);
837
838         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
839         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
840
841         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
842         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
843         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
844         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
845         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
846         score -= KingDangerTable[Us == Eval::RootColor][attackUnits];
847         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us == Eval::RootColor][attackUnits]);
848     }
849
850     if (Trace)
851         TracedScores[Us][KING] = score;
852
853     return score;
854   }
855
856
857   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
858
859   template<Color Us>
860   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
861
862     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
863
864     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
865     Score score = SCORE_ZERO;
866
867     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
868
869     if (!b)
870         return SCORE_ZERO;
871
872     do {
873         Square s = pop_1st_bit(&b);
874
875         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
876
877         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
878         int rr = r * (r - 1);
879
880         // Base bonus based on rank
881         Value mbonus = Value(20 * rr);
882         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
883
884         if (rr)
885         {
886             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
887
888             // Adjust bonus based on kings proximity
889             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
890             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
891
892             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
893             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
894                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
895
896             // If the pawn is free to advance, increase bonus
897             if (pos.is_empty(blockSq))
898             {
899                 squaresToQueen = forward_bb(Us, s);
900                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
901
902                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
903                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
904                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
905                 if (   (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
906                     && (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
907                     unsafeSquares = squaresToQueen;
908                 else
909                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces(Them));
910
911                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
912                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
913                 if (!unsafeSquares)
914                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
915                 else
916                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
917                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
918                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
919                     // if no, somewhat smaller bonus.
920                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
921             }
922         } // rr != 0
923
924         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
925         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
926         supportingPawns = pos.pieces(Us, PAWN) & adjacent_files_bb(file_of(s));
927         if (supportingPawns & rank_bb(s))
928             ebonus += Value(r * 20);
929
930         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
931             ebonus += Value(r * 12);
932
933         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
934         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
935         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
936         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
937         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
938         // value if the other side has a rook or queen.
939         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
940         {
941             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
942                 ebonus += ebonus / 4;
943             else if (pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
944                 ebonus -= ebonus / 4;
945         }
946         score += make_score(mbonus, ebonus);
947
948     } while (b);
949
950     // Add the scores to the middle game and endgame eval
951     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
952   }
953
954
955   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
956   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
957
958   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
959
960     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
961     Square s, blockSq, queeningSquare;
962     Color c, winnerSide, loserSide;
963     bool pathDefended, opposed;
964     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
965     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
966
967     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
968     // record how many plies are required for promotion.
969     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
970     {
971         // Skip if other side has non-pawn pieces
972         if (pos.non_pawn_material(~c))
973             continue;
974
975         b = ei.pi->passed_pawns(c);
976
977         while (b)
978         {
979             s = pop_1st_bit(&b);
980             queeningSquare = relative_square(c, make_square(file_of(s), RANK_8));
981             queeningPath = forward_bb(c, s);
982
983             // Compute plies to queening and check direct advancement
984             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
985             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
986             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & queeningPath) == queeningPath);
987
988             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
989                 continue;
990
991             // Opponent king cannot block because path is defended and position
992             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
993             assert(!pos.in_check());
994             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
995
996             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
997             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
998
999             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
1000                 continue;
1001
1002             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
1003             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
1004         }
1005     }
1006
1007     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
1008     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
1009     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
1010         return SCORE_ZERO;
1011
1012     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
1013     loserSide = ~winnerSide;
1014
1015     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
1016     b = candidates = pos.pieces(loserSide, PAWN);
1017
1018     while (b)
1019     {
1020         s = pop_1st_bit(&b);
1021
1022         // Compute plies from queening
1023         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(file_of(s), RANK_8));
1024         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1025         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1026
1027         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
1028         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
1029             || (forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(loserSide, PAWN)))
1030             candidates ^= s;
1031     }
1032
1033     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
1034     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
1035         return SCORE_ZERO;
1036
1037     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
1038     b = candidates;
1039
1040     while (b)
1041     {
1042         s = pop_1st_bit(&b);
1043         sacptg = blockersCount = 0;
1044         minKingDist = kingptg = 256;
1045
1046         // Compute plies from queening
1047         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(file_of(s), RANK_8));
1048         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1049         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1050
1051         // Generate list of blocking pawns and supporters
1052         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
1053         opposed = forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1054         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1055
1056         assert(blockers);
1057
1058         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
1059         while (blockers)
1060         {
1061             blockSq = pop_1st_bit(&blockers);
1062             movesToGo = 256;
1063
1064             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1065             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1066             if (!opposed)
1067             {
1068                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
1069
1070                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1071                 {
1072                     d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1073                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1074                 }
1075             }
1076
1077             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1078             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1079
1080             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1081             {
1082                 d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1083                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1084             }
1085
1086             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1087             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1088             if (movesToGo <= 0)
1089                 continue;
1090
1091             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1092             sacptg += movesToGo * 2;
1093             blockersCount++;
1094
1095             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1096             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1097             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1098             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1099         }
1100
1101         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1102         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1103             return SCORE_ZERO;
1104
1105         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1106         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1107             return SCORE_ZERO;
1108     }
1109
1110     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1111     Score score = make_score(0, (Value) 1280 - 32 * pliesToQueen[winnerSide]);
1112     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1113   }
1114
1115
1116   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1117   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1118   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1119   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1120   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1121   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1122   template<Color Us>
1123   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1124
1125     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1126
1127     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1128     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1129     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1130     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1131                    & ~pos.pieces(Us, PAWN)
1132                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1133                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1134
1135     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1136     Bitboard behind = pos.pieces(Us, PAWN);
1137     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1138     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1139
1140     return popcount<Max15>(safe) + popcount<Max15>(behind & safe);
1141   }
1142
1143
1144   // interpolate() interpolates between a middle game and an endgame score,
1145   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1146
1147   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1148
1149     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1150     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1151     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1152
1153     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1154     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1155     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1156   }
1157
1158
1159   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1160   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1161
1162   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1163
1164     // Scale option value from 100 to 256
1165     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1166     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1167
1168     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1169   }
1170
1171
1172   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1173   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1174
1175   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMidgame); }
1176
1177   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1178
1179     TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1180     TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1181   }
1182
1183
1184   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1185   // values of a single evaluation term.
1186
1187   void trace_row(const char* name, int idx) {
1188
1189     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1190     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1191
1192     switch (idx) {
1193     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1194         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1195                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1196                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1197         break;
1198     default:
1199         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1200                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1201                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1202                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1203                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1204                     << std::showpos
1205                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1206                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1207     }
1208   }
1209 }