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